Les datations par traces de fission de l'Uranium. Principes et applications aux problèmes du Quaternaire. - article ; n°1 ; vol.16, pg 15-26

Gérard Poupeau

Description

Bulletin de l'Association française pour l'étude du quaternaire - Année 1979 - Volume 16 - Numéro 1 - Pages 15-26
La méthode des traces de fission est particulièrement bien adaptée à la datation de certains types d'événements au sein du quaternaire. Après une présentation des aspects théoriques de cette méthode, on propose une revue de ses applications aux problèmes qui intéressent les quaternaristes : volcanisme et stratigraphie, tectonique récente, paléomagnétisme, applications en archéologie et à la datation des fossiles et artefacts humains les plus anciens.
12 pages
Source : Persée ; Ministère de la jeunesse, de l’éducation nationale et de la recherche, Direction de l’enseignement supérieur, Sous-direction des bibliothèques et de la documentation.

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• Publié par: BULLETIN_DE_L-ASSOCIATION_FRANCAISE_POUR_L-ETUDE_DU_QUATERNAIRE
• Publié le: 01 janvier 1979
• Nombre de lectures: 224
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 1 Mo

Extrait

Gérard Poupeau
Les datations par traces de fission de l'Uranium. Principes et
applications aux problèmes du Quaternaire.
In: Bulletin de l'Association française pour l'étude du quaternaire - Volume 16 - Numéro 1-2 - 1979. pp. 15-26.
Résumé
La méthode des traces de fission est particulièrement bien adaptée à la datation de certains types d'événements au sein du
quaternaire. Après une présentation des aspects théoriques de cette méthode, on propose une revue de ses applications aux
problèmes qui intéressent les quaternaristes : volcanisme et stratigraphie, tectonique récente, paléomagnétisme, en
archéologie et à la datation des fossiles et artefacts humains les plus anciens.
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Poupeau Gérard. Les datations par traces de fission de l'Uranium. Principes et applications aux problèmes du Quaternaire. In:
Bulletin de l'Association française pour l'étude du quaternaire - Volume 16 - Numéro 1-2 - 1979. pp. 15-26.
doi : 10.3406/quate.1979.1342
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/quate_0004-5500_1979_num_16_1_1342Bulletin de l'Association française 1979-1.2, pages 15-26
pour l'Etude du Quaternaire
LES DATATIONS PAR TRACES DE FISSION
DE L'URANIUM.
PRINCIPES ET APPLICATIONS
AUX PROBLÈMES DU QUATERNAIRE
■
par G. POUPEAU*
RESUME
La méthode des traces de fission est particulièrement bien adaptée à la datation de certains types d'événements
au sein du quaternaire. Après une présentation des aspects théoriques de cette méthode, on propose une revue de ses
applications aux problèmes qui intéressent les quaternaristes : volcanisme et stratigraphie, tectonique récente, paléo
magnétisme, applications en archéologie et à la datation des fossiles et artefacts humains les plus anciens.
I. - INTRODUCTION Le but de cet article est de présenter d'une part la
théorie de la méthode des traces de fission ; d'autre
part, une revue de ses applications aux problèmes du
La fission spontanée de 238U a été découverte en quaternaire. Pour un traitement plus détaillé de la mé
1940 (Petrzhak et Flerov), mais ce n'est que dans les thode, nous renvoyons à Fleischer et Hart (1972)
années 60-70 que ce chronomètre nucléaire fut appli et Fleischer et al, (1975).
qué avec succès en géochronologie. Il existe deux façons
d'utiliser la fission pour dater une roche. Soit on mesure
les isotopes produits par la fission d'un noyau d'ur
anium 238 : c'est la méthode 238U-Xe (Shukoljukov II. - THEORIE
et al., 1974 ; Teitsma et al., 1975). Soit on détecte phy
siquement, dans le matériau à dater, les événements indi
viduels de fission, dans la méthode des traces proposée La datation par traces de fission est possible parce
par Price et Walker (1963 b). que dans certains solides, les fragments de fission de
l'uranium produisent une zone relativement stable Les traces de fission spontanée de l'uranium avaient
de dégâts le long de leurs parcours. été observées pour la première fois par Price et Walker
en 1962. Les premières datations par la méthode des La fission d'un atome d'uranium produit deux
traces datent de 1964 (Fleischer et al, 1964 a ; Maurette noyaux-fils animés d'une énergie cinétique de l'ordre
et al, 1964). Depuis, cette méthode a connu un dévelop de 0.5 à 1 MeV/nucléon, qui sont éjectés selon des di
pement rapide et montré une grande souplesse d'uti rections opposées. Dans un solide isolant, ces noyaux,
lisation puisqu'en effet elle s'adapte aussi bien à la vont produire une zone linéaire de dommages intenses.
datation de matériaux géologiques (Fleischer et al, Le mécanisme de formation de cette zone perturbée,
1971 ; Bigazzi et Bonadonna, 1973) et archéologiques ou trace latente, est illustré dans la figure 1. Les fra
(Fleischer, 1976) très récents, qu'à l'analyse des événe gments de fission, qui sont des noyaux fortement ioni
ments de fission enregistrés dans les roches les plus sés, interagissent le long de leur parcours avec les élec
anciennes du système solaire (Drozd et al, 1977). trons du milieu, et créent une zone chargée positive-
Centre des Faibles Radioactivités, Laboratoire mixte CNRS-CE A, 91 190. Gif-sur-Yvette, (France) 16
initial se trouvait avant la fission au voisinage du centre
de la trace. Le diamètre des traces latentes, tel qu'il
apparaît en microscopie électronique n'est que de
quelques dizaines d'angstroems. Price et Walker (1962 b) IONIZATION ont montré qu'il était possible de rendre ces traces
visibles en microscopie optique au moyen d'une a
ttaque chimique appropriée, agrandissant leur diamètre
jusqu'à une fraction de micron (figure 2).
O O O O
o o o o o o o
ELECTROSTATIC Fig. 2. — Traces de fission latentes et traces révélées. A gauche,
traces latentes ; le point central indique la position de l'atome- DISPLACEMENT
père d'uranium. Le diamètre mesurable de ces traces en mi
croscopie électronique est de l'ordre de quelques dizaines d'aug-
stroems. Celles qui intersectent une surface libre du détecteur
peuvent être "révélées" par une attaque chimique préférentielle
(à droite). L'accroissement de leur diamètre jusque vers ~ 1
micron les rend visibles en microscopie optique.
ÎJUftt Ce sont les traces ainsi révélées que l'on utilise pour
les datations (figure 3). ï • / • / ? ?
Dans les minéraux terrestres, la seule source de traces -^°^ o ° e f RELAXATION
est la fission spontanée et éventuellement induite de O AND
l'uranium et du thorium (Price et Walker, 1963 b). _ ° ELASTIC STRAIN O
La proportion de fissions induites est généralement o e négligeable, sauf en présence d'une fluence anormale
ment élevée de neutrons, telle qu'on en rencontre dans i i i
les gisements d'uranium (Price et Walker, 1963 b ; Petit,
x i i 1977) ou a proximité d'un site d'explosion nucléaire
(Walker, 1963). Il existe trois isotopes naturels qui
Hg. non 1. organique - Formation selon de le modèle la trace latente de "pic dans d'explosion un solide ionique" isolant fissionnent spontanément : 232Th, 235U et 238U.
Seul ce dernier fissionne avec une période suffisamment (Heischer et al, 1965 e). La particule chargée initiale ionise
courte pour donner un nombre non négligeable de les atomes le long de sa trajectoire (haut). Les ions positifs
ainsi formés vont se trouver éjectés par répulsion électrosta traces de fission spontanée. En pratique donc, toutes
tique dans le solide en position d'intersticiels créant ainsi des les traces de fission révélées dans les minéraux ter
vacances (milieu). La région perturbée se rééquilibre, exer restres doivent être attribuées à la fission spontanée çant une contrainte sur le réseau (bas) ; d'après Fleischer et al., de 238U. De même que 232Th et 235U, 238U décroît 1975). C'est l'existence de ces distorsions du réseau au niveau également par radioactivité a. Il produit plusieurs de la trace latente qui rendent possible son observation en mi-
millions de désintégrations a pour un événement de croscopie électronique.
fission.
ment. La formation de la trace latente résulterait alors,
secondairement, de l'éjection (par répulsion électro L'équation d'âge
statique) en position d'intersticiels, des ions positifs
produits au coeur de la trace. Dans un solide non iso La densité (nombre par unité de surface) de traces
lant, les traces ne peuvent se former en raison de la de fission spontanée dans le matériel à dater est une
présence d'électrons libres venant compenser aussitôt fonction de son âge et de sa teneur en uranium. La
après le passage des fragments de fission le déficit détermination d'un âge par traces de fission nécessite
en charges négatives créé par ionisation le long de leur la mesure de la densité de fossiles pF et de la parcours. C'est pour cette raison que l'on ne peut ré teneur en uranium. Pour une roche d'âge < 108 ans,
véler de traces dans les métaux, ou certains semi-conduct la densité de traces fossiles de 238U est donné par la
eurs. relation :
Les traces latentes présentent, selon les minéraux, ^238 (0 une longueur de 10 à 20 microns. Le noyau d'uranium 17
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3. - Traces de fissio