LES ISOTOPES RADIOACTIFS ET LES ISOTOPES RADIOGÉNIQUES
133
Aujourd’hui, il subsiste sur Terre les atomes stables et les isotopes radioactifs dont les demivies sont comparables ou supérieures à l’âge de la Terre et que l’on appelle les « isotopes à
longues périodes ». On trouve également sur Terre des atomes radioactifs de courtes périodes
(demi-vies très inférieures à l’âge de la Terre) : certains sont produits « en continu » par des
processus naturels (chaînes de désintégration radioactive, interaction entre le rayonnement
cosmique et l’atmosphère). D’autres sont produits par l’activité de l’homme depuis une
soixantaine d’années : ce sont les radio-isotopes artificiels.
4.3. Les radioactivités à longues périodes
Les radioactivités à longues périodes ont une importance considérable pour comprendre
l’évolution de la Terre à l’échelle des temps géologiques. Leur étude exhaustive dépasse
largement le cadre de cet ouvrage. Nous présenterons ici l’évolution de ces systèmes isotopiques très succinctement et nous nous focaliserons sur leur utilisation en océanographie.
Une présentation plus détaillée est donnée dans Allègre, 2005.
Tableau 4.2. Principales caractéristiques des couples isotopiques à longues périodes.
Traceur
Strontium
Néodyme
Plomb
Plomb
Hélium
Isotope père
87Rb
147Sm
238J
235U
238U, 238U et232Th
Demi-vie (109 a)
45
109
4,75
0,704
4,75, 0,704 et 14
Isotope fils
87Sr
143Nd
206pb
207pb
4He
Isotope
de référence
86Sr
144Nd
204pb
204pb
3He
Notation
87Sr/86Sr
eNrt (voir le texte)
206Pb/207Pb
ô3He
Signature
des sources
Croûte
continentale
moyenne
0,7100/0,7400
-15/-9
1,10-1,21
0,01
Vieille croûte
continentale
0,7100/0,8000
-40
Manteau
0,7024 / 0,706
+6/+12
8/30
Météorites
200
Atmosphère
1
Gamme de l’eau
de mer
0,70925
0,70926
-15/ + 4
1,145/1,205
Comportement
chimique
soluble
insoluble
insoluble
volatile
TOcéan (a)
2,7 106
500
100
1000
Considérons un isotope père radioactif (P) dont la constante de temps est À. Il se
désintègre en produisant un isotope fils (F) qui n’est pas radioactif lui-même. On dit que
1 isotope fils est radiogénique. Cet isotope fils a une nature chimique différente de celle
de 1 isotope père. On considère enfin un isotope stable (ni radioactif, ni radiogénique) de
référence (5) ayant la même nature chimique que l’isotope fils (même numéro atomique Z)
133
Aujourd’hui, il subsiste sur Terre les atomes stables et les isotopes radioactifs dont les demivies sont comparables ou supérieures à l’âge de la Terre et que l’on appelle les « isotopes à
longues périodes ». On trouve également sur Terre des atomes radioactifs de courtes périodes
(demi-vies très inférieures à l’âge de la Terre) : certains sont produits « en continu » par des
processus naturels (chaînes de désintégration radioactive, interaction entre le rayonnement
cosmique et l’atmosphère). D’autres sont produits par l’activité de l’homme depuis une
soixantaine d’années : ce sont les radio-isotopes artificiels.
4.3. Les radioactivités à longues périodes
Les radioactivités à longues périodes ont une importance considérable pour comprendre
l’évolution de la Terre à l’échelle des temps géologiques. Leur étude exhaustive dépasse
largement le cadre de cet ouvrage. Nous présenterons ici l’évolution de ces systèmes isotopiques très succinctement et nous nous focaliserons sur leur utilisation en océanographie.
Une présentation plus détaillée est donnée dans Allègre, 2005.
Tableau 4.2. Principales caractéristiques des couples isotopiques à longues périodes.
Traceur
Strontium
Néodyme
Plomb
Plomb
Hélium
Isotope père
87Rb
147Sm
238J
235U
238U, 238U et232Th
Demi-vie (109 a)
45
109
4,75
0,704
4,75, 0,704 et 14
Isotope fils
87Sr
143Nd
206pb
207pb
4He
Isotope
de référence
86Sr
144Nd
204pb
204pb
3He
Notation
87Sr/86Sr
eNrt (voir le texte)
206Pb/207Pb
ô3He
Signature
des sources
Croûte
continentale
moyenne
0,7100/0,7400
-15/-9
1,10-1,21
0,01
Vieille croûte
continentale
0,7100/0,8000
-40
Manteau
0,7024 / 0,706
+6/+12
8/30
Météorites
200
Atmosphère
1
Gamme de l’eau
de mer
0,70925
0,70926
-15/ + 4
1,145/1,205
Comportement
chimique
soluble
insoluble
insoluble
volatile
TOcéan (a)
2,7 106
500
100
1000
Considérons un isotope père radioactif (P) dont la constante de temps est À. Il se
désintègre en produisant un isotope fils (F) qui n’est pas radioactif lui-même. On dit que
1 isotope fils est radiogénique. Cet isotope fils a une nature chimique différente de celle
de 1 isotope père. On considère enfin un isotope stable (ni radioactif, ni radiogénique) de
référence (5) ayant la même nature chimique que l’isotope fils (même numéro atomique Z)