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210 Pb dans la carotte sédimentaire peut être perturbé par le remaniement des structures
sédimentaires par le mélange biologique (bioturbation). Ainsi, la présence d’une couche
mélangée dans les sédiments superficiels rend parfois la datation imprécise et délicate. Il
apparaît donc que la modélisation géochronologique pose des problèmes de complexités
diverses. Dans la suite de ce paragraphe, nous présentons sommairement quelques bases des
modèles de la datation au
210
Pb. Pour le développement plus complet de cette problématique,
on doit se référer aux ouvrages et publications de références (Robbins, 1978, Ivanovich et
Harmon, 1992 ; Appelby et Oldfield, 1992 in Leante, 2008).
5.2.1.1.1.1. Modèles géochronologiques
L’activité du
210 Pb en excès dans la colonne sédimentaire décroît avec le temps selon la
relation classique de la loi de désintégration radioactive :
où C
0
xs (Bq.Kg
-1
de poids sec) est l’activité initiale du radionucléide en excès dans le
sédiment au temps t = 0 et C
t
xs (Bq.Kg
-1 de poids sec) l’activité du radionucléide en excès
dans des sédiments de l’âge t et λ la constante de désintégration du radionucléide (temps
-1 ). A
partir de cette relation, il existe plusieurs modèles pour déterminer la vitesse ou le taux de
sédimentation et l’âge des sédiments.
Modèle CFCS (Constant Flux and Constant Sedimentation)
Ce modèle a été proposé à l’origine par Goldberg (1963 in Leaute, 2008) et ensuite développé
et appliqué par Robbins et al. (1977 in Leaute, 2008). C’est un modèle simple appelé «
modèle à flux constant – de sédimentation constante » où l’on considère que les facteurs qui
gouvernent l’accumulation de sédiments sont constants.
La vitesse de sédimentation peut être exprimée en cm.a
-1 par :
où s est la vitesse de sédimentation, x la profondeur en cm et t le temps écoulé depuis le
dépôt. Dans la colonne sédimentaire, on détermine l’activité à chaque niveau, c’est-à-dire que
l’on obtient la décroissance du radioélément en fonction de la profondeur x.
À partir d’équation 24, on déduit la relation suivante :
Quand la relation de l’activité du
210
Pb en excès est représentée sur une échelle logarithmique
en fonction de la profondeur x, le profil en
210 Pb en excès sera une droite dont la pente est λ /
s. La vitesse de la sédimentation moyenne peut donc être déterminée à partir de la constante
de désintégration du
210
Pb (λ = 0,03114 a
-1 ) et de la pente. On déduit ainsi l’âge des sédiments
en fonction de la profondeur et de la vitesse de la sédimentation.
Pour s’affranchir des variations de la porosité dans la colonne sédimentaire, liées au
tassement, on exprime la profondeur (x) comme m, la masse sèche cumulée par unité d’aire en
g.cm
-2 , et la sédimentation r comme le taux de sédimentation en g.cm
-2 .an
-1 .
Le taux de sédimentation (flux de masse) est donc exprimé comme :
210 Pb dans la carotte sédimentaire peut être perturbé par le remaniement des structures
sédimentaires par le mélange biologique (bioturbation). Ainsi, la présence d’une couche
mélangée dans les sédiments superficiels rend parfois la datation imprécise et délicate. Il
apparaît donc que la modélisation géochronologique pose des problèmes de complexités
diverses. Dans la suite de ce paragraphe, nous présentons sommairement quelques bases des
modèles de la datation au
210
Pb. Pour le développement plus complet de cette problématique,
on doit se référer aux ouvrages et publications de références (Robbins, 1978, Ivanovich et
Harmon, 1992 ; Appelby et Oldfield, 1992 in Leante, 2008).
5.2.1.1.1.1. Modèles géochronologiques
L’activité du
210 Pb en excès dans la colonne sédimentaire décroît avec le temps selon la
relation classique de la loi de désintégration radioactive :
où C
0
xs (Bq.Kg
-1
de poids sec) est l’activité initiale du radionucléide en excès dans le
sédiment au temps t = 0 et C
t
xs (Bq.Kg
-1 de poids sec) l’activité du radionucléide en excès
dans des sédiments de l’âge t et λ la constante de désintégration du radionucléide (temps
-1 ). A
partir de cette relation, il existe plusieurs modèles pour déterminer la vitesse ou le taux de
sédimentation et l’âge des sédiments.
Modèle CFCS (Constant Flux and Constant Sedimentation)
Ce modèle a été proposé à l’origine par Goldberg (1963 in Leaute, 2008) et ensuite développé
et appliqué par Robbins et al. (1977 in Leaute, 2008). C’est un modèle simple appelé «
modèle à flux constant – de sédimentation constante » où l’on considère que les facteurs qui
gouvernent l’accumulation de sédiments sont constants.
La vitesse de sédimentation peut être exprimée en cm.a
-1 par :
où s est la vitesse de sédimentation, x la profondeur en cm et t le temps écoulé depuis le
dépôt. Dans la colonne sédimentaire, on détermine l’activité à chaque niveau, c’est-à-dire que
l’on obtient la décroissance du radioélément en fonction de la profondeur x.
À partir d’équation 24, on déduit la relation suivante :
Quand la relation de l’activité du
210
Pb en excès est représentée sur une échelle logarithmique
en fonction de la profondeur x, le profil en
210 Pb en excès sera une droite dont la pente est λ /
s. La vitesse de la sédimentation moyenne peut donc être déterminée à partir de la constante
de désintégration du
210
Pb (λ = 0,03114 a
-1 ) et de la pente. On déduit ainsi l’âge des sédiments
en fonction de la profondeur et de la vitesse de la sédimentation.
Pour s’affranchir des variations de la porosité dans la colonne sédimentaire, liées au
tassement, on exprime la profondeur (x) comme m, la masse sèche cumulée par unité d’aire en
g.cm
-2 , et la sédimentation r comme le taux de sédimentation en g.cm
-2 .an
-1 .
Le taux de sédimentation (flux de masse) est donc exprimé comme :