Gaz Rares Géosciences Montpellier

Plateforme du sous-réseau Gaz Rares du réseau REGEF

Méthodes

Datation Argon/Argon

La méthode de datation ⁴⁰Ar/³⁹Ar est dérivée de la méthode K-Ar et est utilisée pour dater tant des roches très anciennes de l’ordre du milliard d’années que des roches très récentes de l’ordre du millier d’années. Elle peut être appliquée à des minéraux séparés (micas, hornblende, feldspath, feldspathoïdes, cryptomélane, verre….), à des roches totales ou des sections polies de roche par ablation laser. Cette méthode nécessite d’irradier au préalable les échantillons par un flux de neutrons rapides dans un réacteur nucléaire afin de transformer une partie du ³⁹K en ³⁹Ar. La mesure de cet isotope artificiel de l’argon remplaçant celle du ⁴⁰K, l’âge de l’échantillon devient une fonction du rapport ⁴⁰Ar/³⁹Ar. Pour connaître le rendement de la réaction nucléaire à l’origine du ³⁹Ar, des échantillons standard calibrés par différents laboratoires sont irradiés conjointement aux échantillons d’âge inconnu. Les domaines d’application de la méthode ⁴⁰Ar/³⁹Ar sont multiples et concernent tant les processus orogéniques que volcaniques, diagénétiques ou hydrothermaux. L’amélioration significative de la sensibilité des spectromètres de masse à source gazeuse et l’utilisation de laser à haute résolution spatiale permet aujourd’hui de travailler à l’échelle du cristal soit par dégazage progressif d’un grain isolé soit par fusion in situ sur section polie. Une technique d’encapsulation dans des tubes de quartz a été mise au point au laboratoire pour la datation des phases minérales de petite taille (argiles en particulier) susceptibles de subir des pertes d’argon pendant l’irradiation neutronique.

Spectre Ar/Ar

Banc d’encapsulation des argiles

Datation Uranium-Thorium-Samarium/Hélium

La méthode (U-Th-Sm)/He découverte au tout début du XX° siècle par Ernest Rutherford (Prix Nobel de chimie, 1908), un temps abandonnée, a pris un nouvel essor lorsque la perte des éléments fils (noyau d’hélium ou particule alpha) à pu être quantifiée à partir des années 1990 et en particulier grâce à ses applications en thermochronologie basse température. Dans les chaînes de désintégration de l’U, Th et Sm un ou plusieurs noyaux d’hélium sont produits, c’est ce phénomène que Rutherford a étudié et mis en évidence. Cependant en liaison avec l’énergie cinétique de la particule alpha, un certain nombre d’éléments fils peuvent être éjectés du minéral hôte. Il est donc nécessaire d’estimer la perte par éjection et d’appliquer un facteur de correction à l’âge mesuré. Par ailleurs, les éléments fils (particule alpha ou noyau d’hélium) diffusent hors du minéral en fonction de la température. Le minéral est un système ouvert jusqu’à basse température et l’âge mesuré correspond à l’âge de passage de la température de fermeture (apatite :60-80°C et zircon : 150-180°C) et pas à un âge de cristallisation. C’est ainsi que les applications géochronologiques des découvertes de Rutherford furent abandonnées. Les âges (U-Th-Sm)/He correspondent à des âges thermochronologiques qui intègrent à la fois la production et la diffusion de l’élément fils dans le minéral. L’analyse des âges et de leur dispersion dans un échantillon ou plusieurs permet de reconstituer l’histoire thermique des échantillons et donc leur histoire d’exhumation.