Datowanie na podstawie śladów rozszczepienia

Randki przez rozszczepienia toru jest metodą radiometryczne datowania na podstawie analizy śladów pozostawionych w minerału przez spontanicznego rozszczepienia w uran-238 zawartych. Metodę tę można wykorzystać do datowania powstania materiału geologicznego, archeologicznego lub ostatniego epizodu wysokiej temperatury skały.

Historyczny

Pierwsze ślady rozszczepienia zaobserwowano w 1959 roku pod mikroskopem elektronowym  ; w 1962 roku odkryto chemiczną metodę poszerzania śladów, co umożliwiło ich obserwację pod mikroskopem optycznym .

Zasada

Każdy materiał naturalnie zawierający uran zawiera w danym wieku taką samą proporcję uranu 235 i uranu 238 . Uran 238 ma kilka trybów rozpadu , głównym z nich jest rozpad α do toru 234, ale niewielka część (5,45 × 10–5  % całkowitej liczby rozpadów) atomów uranu 238 rozpada się w wyniku samorzutnego rozszczepienia . Inne atomy występujące w przyrodzie, które mogą ulegać spontanicznemu rozszczepieniu, to głównie uran 235 (7 × 10-9  % ogólnej liczby rozpadów) i tor 232 (1,1 × 10-9  % ogólnej liczby rozpadów), ale w tych przypadkach są marginalne i można je zignorować, więc uważamy, że każdy ślad rozszczepienia jest spowodowany samorzutnym rozszczepieniem uranu 238. Stamtąd możemy wywnioskować, licząc po prostu liczbę śladów, liczbę samorzutnych rozszczepień uranu 238, które umieścić w materiale, wywnioskować liczbę atomów uranu 238, które rozpadły się w wyniku samorzutnego rozszczepienia lub rozpadu α, a zatem mierząc ilość uranu wciąż obecnego w próbce, wywnioskować ilość uranu obecnego w momencie jego powstania. Znajomość stałej rozpadu uranu 238 umożliwia następnie obliczenie wieku próbki. Ponadto długość śladów rozszczepienia, rzędu dziesięciu mikrometrów , jest znacznie większa niż długość śladów spowodowanych innymi zjawiskami, takimi jak cofanie się jądra, które ulega rozpadowi, co powoduje ślad długości rzędu jednej dziesiątej mikrometra. Dzięki temu można stosunkowo łatwo rozróżnić ślady rozszczepienia.

Aby móc datować młody materiał, musi być więc bogaty w uran; podczas gdy dotychczas stare skały konieczne jest stosowanie minerałów, które zawierają ich niewiele.

Parametry wpływające na liczbę obserwowanych śladów

Metoda śladu rozszczepienia nie jest zainteresowana atomami powstałymi w wyniku rozszczepienia, a jedynie defektami fizycznymi przez nie spowodowanymi. Defekty te mogą zniknąć pod wpływem czynników zewnętrznych, głównie temperatury, ale w znacznie mniejszym stopniu pod wpływem wietrzenia chemicznego skał i pod wpływem wysokiego ciśnienia. Dlatego też mierzone wieku są na ogół wiekami chłodzenia skał poniżej określonej temperatury, w zależności od materiału.

Bibliografia

Uwagi i odniesienia

Uwagi

  1. W szczególnym przypadku bardzo starych próbek, jak większość meteorytów , używamy również śladów rozszczepienia plutonu 244 , zgaszonej radioaktywności (jesteśmy w stanie odróżnić ślady rozszczepienia wytworzone przez 244 Pu od tych, które nastąpiły przy 238 U, w szczególności na różnicę między dwiema energiami odrzutu ).
  2. Jedynymi wyjątkami są skały z miejsc, w których naturalnie miały miejsce samopodtrzymujące się reakcje rozszczepienia jądrowego i których jedynym znanym przykładem w 2018 r. Jest złoże uranu Oklo w Gabonie .

Bibliografia

  1. Étienne Roth ( reż. ), Bernard Poty ( reż. ), Joëlle Carpena, Didier Mailhe et al. (przed .  Jean Coulomb ), Metody datowania na podstawie naturalnych zjawisk jądrowych , Paryż, Éditions Masson , coll.  „Kolekcja CEA  ”,1985, 631  s. ( ISBN  2-225-80674-8 ) , rozdz.  8 („Metoda śladu rozszczepienia: zainteresowanie geologią”)
  2. "  Dane izotopowe dla uranu238 w układzie okresowym  " , na www.periodictable.com (dostęp 2 grudnia 2015 )
  3. „  Dane izotopowe dla uranu235 w układzie okresowym  ” , na www.periodictable.com
  4. "  Isotope data for Thorium232 in the Periodic Table  " , na www.periodictable.com (dostęp 2 grudnia 2015 )