Datations par potassium-argon, argon-argon et traces de fission

La région du rift est-africain a livré une grande partie des restes d'Hominidés fossiles actuellement connus dans le monde et des sites archéologiques et paléontologiques exceptionnels : Olduvai et Laetoli en Tanzanie, Omo, Melka Kunture et Hadar en Ethiopie, la région du lac Turkana aux confins de l'Ethiopie et du Kenya... La plupart de ces gisements ont été trouvés dans des dépôts fluvio-lacustres résultant des importants phénomènes d'érosion liés à la formation du rift. Des niveaux volcaniques sont interstratifiés dans ces dépôts sédimentaires, formant d'excellents marqueurs stratigraphiques. Dans les années 1960 et 1970, la datation de certains de ces niveaux volcaniques fit connaître auprès d'un assez large public les méthodes de datation par potassium-argon, argon-argon et traces de fission.

Le principe général de la méthode potassium-argon est très simple. Le ⁴⁰K, l'un "des isotopes naturels du potassium, est radioactif. Sa période est de 1,25 milliard d'années et, lorsqu'il se désintègre, il forme du "Mr. Le dosage de ces deux éléments dans un minéral permet donc une détermination de son âge. La méthode peut être appliquée à la datation de minéraux tels que feldspaths, micas et amphiboles, à condition toutefois que le minéral étudié ne contienne pas d'argon au moment de sa formation, ce qui est en théorie le cas pour les minéraux volcaniques.

La méthode argon-argon est une variante récente de la méthode potassium-argon. Avant l'étude, le minéral que l'on souhaite analyser est bombardé avec des neutrons, ce qui entraîne la transformation du ⁴⁰K

présent dans l'échantillon en ⁴⁰ Ar . Le rapport ⁴⁰K/³⁹K est constant dans la nature, et il est donc possible de calculer l'âge de l'échantillon en mesurant ses teneurs en ³⁹Ar et en ⁴⁰Ar à l'aide d'un spectromètre de masse. Cette technique présente l'avantage de fournir des informations sur l'histoire et l'évolution dans le temps de la roche datée. Un événement postérieur à la formation de la roche (recristallisation, altération, recuit...) pourra ainsi être reconnu.

Le principe de la datation par traces de fission est complètement différent. Une partie des atomes d'uranium 238 présents dans les minéraux fissionne spontanément, selon une constante de temps connue. Les atomes ²³⁸U se scindent alors en deux atomes-fils qui sont violemment éjectés dans deux » directions opposées, endommageant localement le minéral. Une attaque chimique peut facilement rendre observable la trace de fission ainsi produite, le nombre total de traces de fission observées dans un échantillon fossile étant alors fonction du temps et de la teneur de cet échantillon en ²³⁸U.

Ces trois méthodes sont très souvent utilisées en géologie. En archéologie, elles ont permis de préciser l'âge de gisements situés dans des provinces volcaniques : Afrique de l'Est bien sûr, mais aussi Indonésie, Mexique, Italie, Massif central... Leur association avec les données de la tephrochronolo-gie (corrélation géologique et chimique de niveaux volcaniques) a ainsi permis de faire de l'Afrique de l'Est un système chronostratigraphique très précis et bien défini.


Extrait de 'Histoires d'ancêtres'
Grimaud Hervé Serre Bahain Nespoulet
Artcom' / Errance - 2005