Datare Lutetium-hafnium

Datare lutețiu-hafniu este o metodă de datare radiometrică bazate pe radioactivitate β - izotopul 176 Lu la 176 Hf . Timpul de înjumătățire de 176 Lu este de 3,86 × 10 9 ani ( constanta de descompunere asociată este λ = 1,80 × 10 −9 a −1 ); prin urmare, metoda poate fi utilizată pentru determinarea vârstelor de ordinul unui miliard de ani. Cu toate acestea, utilizarea sa pune dificultăți tehnice.

Principiu

Dezintegrarea a 176 Lu în 176 Hf oferă un cronometru pentru obținerea vârstei unui eșantion.

Metoda izocrona

La o anumită vârstă și pentru diferite probe care au aceeași origine geologică, avem relația: $t$

{\ displaystyle \ left ({\ frac {{} ^ {176} \ mathrm {Hf}} {{} ^ {177} \ mathrm {Hf}}} \ right) _ {t} = (e ^ {\ lambda t} -1) \, \ left ({\ frac {{} ^ {176} \ mathrm {Lu}} {{} ^ {177} \ mathrm {Hf}}} \ right) _ {t} + \ left ({\ frac {{} ^ {176} \ mathrm {Hf}} {{} ^ {177} \ mathrm {Hf}}} \ right) _ {0}}

unde și , respectiv, indică proporția măsurată experimental de 176 Hf față de 177 Hf (a cărei cantitate rămâne stabilă în timp), cea de 176 Lu și proporția inițială de 176 Hf; recunoaștem acolo ecuația unei linii drepte al cărei coeficient de direcție a este egal și interceptarea y b este egală (denumită în general „raport inițial”). ${\ displaystyle y = \ left ({\ tfrac {{} ^ {176} \ mathrm {Hf}} {{} ^ {177} \ mathrm {Hf}}} \ right) _ {t}}$ ${\ displaystyle x = \ left ({\ tfrac {{} ^ {176} \ mathrm {Lu}} {{} ^ {177} \ mathrm {Hf}}} \ right) _ {t}}$ ${\ displaystyle b = \ left ({\ tfrac {{} ^ {176} \ mathrm {Hf}} {{} ^ {177} \ mathrm {Hf}}} \ right) _ {0}}$ $y = ax + b$ ${\ displaystyle e ^ {\ lambda t} -1}$ ${\ displaystyle \ left ({\ tfrac {{} ^ {176} \ mathrm {Hf}} {{} ^ {177} \ mathrm {Hf}}} \ right) _ {0}}$

În consecință, dacă reușim să măsurăm și în diferite eșantioane care s-au format în același timp cu aceeași valoare inițială a raportului inițial, de exemplu diferite minerale din aceeași rocă, putem, datorită unei regresii liniare, să obținem o ecuație de linie numit izocron, cu coeficientul director a și interceptarea y b . Vârsta căutată este atunci: ${\ displaystyle \ left ({\ tfrac {{} ^ {176} \ mathrm {Hf}} {{} ^ {177} \ mathrm {Hf}}} \ right) _ {t}}$ ${\ displaystyle \ left ({\ tfrac {{} ^ {176} \ mathrm {Lu}} {{} ^ {177} \ mathrm {Hf}}} \ right) _ {t}}$ $t$

{\ displaystyle t = {\ frac {\ log (1 + a)} {\ lambda}}}

Raportul inițial este, de asemenea, util, pentru a discuta originea rocii studiate ( petrogeneza acesteia ). ${\ displaystyle \ left ({\ tfrac {{} ^ {176} \ mathrm {Hf}} {{} ^ {177} \ mathrm {Hf}}} \ right) _ {0} = b}$

Dezavantaje ale metodei

Concentrația de lutetiu în majoritatea rocilor este scăzută, în general mai mică de 1 ppm , ceea ce îngreunează măsurătorile;
Raportul variază puțin în funcție de diferitele eșantioane, ceea ce face ca regresia liniară să nu fie foarte precisă; ${\ displaystyle \ left ({\ frac {{} ^ {176} \ mathrm {Lu}} {{} ^ {177} \ mathrm {Hf}}} \ right) _ {t}}$
Spectrometrie de masa de hafniu este dificil, ceea ce face măsurarea . ${\ displaystyle \ left ({\ frac {{} ^ {176} \ mathrm {Hf}} {{} ^ {177} \ mathrm {Hf}}} \ right) _ {t}}$

Metoda lutetium-hafnium necesită, prin urmare, mai multe mijloace tehnologice decât alte tehnici, cum ar fi datarea rubidiu-stronțiu .

Aplicații

Vârsta gnaisele de Amitsoq (sv) a fost estimată la 3,55 miliarde de ani , prin lutețiu-hafniu întâlnire, acest rezultat este în concordanță cu cele obținute pe aceste aceleași roci prin metode de uraniu-plumb și stronțiu rubidium- .

Bibliografie

Étienne Roth ( dir. ), Bernard Poty ( dir. ) Et al. ( pref. Jean Coulomb ), Metode de datare prin fenomene nucleare naturale , Paris, Éditions Masson , col. „Colecția CEA ”,1985, 631 p. ( ISBN 2-225-80674-8 ).
Philippe Vidal ( pref. Jean Aubouin), Geochimie , Dunod , col. „Științe Sup”,1998( 1 st ed. 1994), 190 p. , cap. 4 ("Izotopi radiogeni")

Note și referințe

Note

O mică parte (aproximativ 3 % ) din cei 176 atomi de Lu se descompun în 176 Yb prin captare electronică , a se vedea lucrarea CEA citată în bibliografie.

Referințe

Étienne Roth ( eds. ), Bernard Poty ( eds. ), Ted Rees și colab. ( pref. Jean Coulomb ), Metode de datare prin fenomene nucleare naturale , Paris, Éditions Masson , col. „Colecția CEA ”,1985, 631 p. ( ISBN 2-225-80674-8 ) , cap. 5 („Metoda Lutetium hafnium”).
(în) Vinciane Debaille, James Van Orman, Qing-Zhu Yin și Yuri Amelin, " Rolul fosfaților pentru cronologia Lu-Hf a meteoriților " , Earth and Planetary Science Letters , vol. 473,1 st septembrie 2017, p. 52-61 ( DOI 10.1016 / j.epsl.2017.05.039 ).