Datation radiométrique

La réaction de désintégration peut se résumer ainsi : un élément parent (l'uranium dans l'exemple ci-haut) se transforme progressivement en un élément rejeton (ici le plomb). Cette désintégration met un certain temps à se faire ; c'est ce paramètre temps qui nous intéresse.

Ici, le temps est le temps total pour que tout l'élément parent soit transformé en élément rejeton.
On peut illustrer ainsi la progression de la désintégration :

Après un temps 1 (t1), une partie de la quantité originelle d'élément parent (P) aura été transformée en une quantité R1 d'élément rejeton ; il ne restera qu'une quantité P1 de l'élément parent, ce qui peut s'exprimer par le rapport R1 sur P1. Après un temps 2 (t2), on obtiendra un rapport R2 sur P2, plus grand que le précédent, ... et ainsi de suite.

La valeur du rapport R sur P est donc fonction du temps de désintégration. Le taux de désintégration est différent d'un type de désintégration à l'autre, mais toujours le même pour une désintégration donnée. Comme on connaît bien les constantes de désintégration pour les diverses réactions qu'on utilise couramment, on est capable de calculer le temps de désintégration pour une valeur donnée du rapport R sur P, à l'aide de ces constantes. Ce qu'on calcule, c'est le temps qu'a mis la désintégration à se rendre à cette proportion entre rejeton et parent. Voilà un point très important en ce qui concerne les datations radiométriques: ce qu'on détermine, c'est depuis combien de temps la désintégration se fait ou, si on préfère, depuis combien de temps a commencé la désintégration.

En pratique, il s'agit d'utiliser des minérauxminéraux qui contiennent des éléments radioactifs, comme par exemple le zircon, un silicatesilicate de zirconium (ZrSiO4). Dans ce minéralminéral, une certaine quantité du zirconium peut être remplacée par l'uranium, ce qui rend le minéral utile pour les datations. Au moment où le minéral cristallise, il incorpore une certaine quantité d'uranium, mais pas de plomb. L'uranium va commencer, à ce moment, à se désintégrer radioactivement. En déterminant le rapport plomb sur uranium (rejeton/parent) par analyse en spectrométrie de masse dans un zircon donné, lequel zircon se trouve par exemple dans un granitegranite, on peut calculer depuis combien de temps se fait la désintégration ou, en d'autres termes, depuis combien de temps a cristallisé le zircon. Comme il a cristallisé en même temps que le granite qui le contient, c'est en ce sens qu'on obtient l'âge du granite, c'est-à-dire le moment de sa formation. C'est pourquoi, on parle d'âge radiométrique, c'est-à-dire un âge obtenu par la mesure des produits de la radioactivitéradioactivité.

La réaction de désintégration d'un élément donné n'est pas constante: elle est très rapide au début, et sa vitessevitesse décroît par la suite, selon cette courbe générale :

Pour plus de commodité, on utilise un paramètre qui permet d'avoir des ordres de grandeurordres de grandeur : la demie-vie d'un élément radioactif. La demie-vie est le temps nécessaire pour que la moitié de l'élément parent soit désintégrée. Attention, ce n'est pas la moitié de la vie de la désintégration, mais bien le temps nécessaire pour que la moitié de l'élément parent soit désintégrée.
Voici quelques exemples de désintégrations couramment utilisées :