Metoda de datare uraniu-toriu sau metoda dezechilibrelor familiilor de uraniu și toriu este o metodă de datare radiometrică care face posibilă în special măsurarea vârstei anumitor formațiuni carbonatice de origine animală (prima datare pe corali a fost în 1955) sau sedimentare ( speleoteme ).
Uraniu este solubil în apă . Uraniu-238 (majoritatea izotop) se va dezintegra lent (cu un timp de înjumătățire de 4,47 miliarde de ani) , pentru a fi transformate cu câțiva pași rapizi în uraniu-234 (timp de înjumătățire de 245,500 ani), care apoi se dezintegrează (de α descompunere ) în toriu 230 , cu un timp de înjumătățire de 75.000 de ani.
Spre deosebire de uraniu, toriul este insolubil în apă. Apa de mare (sau orice apă curentă) conține, prin urmare, uraniu 238 în echilibru secular cu descendentul său 234 U (la niveluri foarte scăzute: aproximativ 2 µg de uraniu pe metru cub de apă de mare), dar nu conține toriu, care precipită imediat ce se formează.
Un material dur care se formează în contact cu această apă (scheletul mineral al unui coral, o coajă, un schelet sau formarea de calcit pe pereții unei peșteri) prinde uraniul dizolvat în apă în materialul său constitutiv. Inițial, materialul conține, prin urmare, urme de uraniu, dar nu toriu.
Deoarece 238 U continuă să se descompună în 234 U, cu care se afla deja în echilibru secular, cantitatea de 234 U imobilizată rămâne substanțial constantă în material. Dar pe măsură ce acest uraniu 234 U se descompune (cu un timp de înjumătățire de 245.500 de ani), torul se acumulează, conținutul de tor crește și tinde spre echilibrul său secular (conform unei legi exponențiale). Raportul izotopic dintre toriu și uraniu oferă, prin urmare, o măsură a timpului scurs.
Deoarece 230 Th are un timp de înjumătățire de 75.000 de ani, această metodă de întâlnire are un interval de sensibilitate optim pentru datarea de acest ordin. Pentru datări mai vechi, se vor utiliza izotopi cu un timp de înjumătățire mai lung, prin metoda de datare cu uraniu-plumb .