Datation rhénium-osmium - Rhenium–osmium dating
La datation rhénium-osmium est une forme de datation radiométrique basée sur la désintégration bêta de l' isotope 187 Re à 187 Os . Cela se produit normalement avec une demi-vie de 41,6 × 10 9 y, mais des études utilisant des atomes de 187 Re entièrement ionisés ont montré que cela peut diminuer à seulement 33 y. Le rhénium et l'osmium sont tous deux fortement sidérophiles (aimant le fer), tandis que Re est également chalcophile (aimant le soufre), ce qui le rend utile dans la datation des minerais sulfurés tels que les gisements d'or et de Cu-Ni.
Cette méthode de datation est basée sur un isochron calculé à partir de rapports isotopiques mesurés en N-TIMS (Negative - Thermal Ionization Mass Spectrometry ).
Isochron rhénium-osmium
La datation rhénium-osmium est réalisée par la méthode de datation isochrone . Les isochrons sont créés en analysant plusieurs échantillons censés s'être formés en même temps à partir d'une source commune. L'isochron Re-Os trace le rapport de 187 Os radiogènes à 188 Os non radiogènes par rapport au rapport de l'isotope parent 187 Re à l'isotope non radiogène 188 Os. L'isotope d'osmium 188 Os stable et relativement abondant est utilisé pour normaliser l'isotope radiogène dans l'isochron.
L'isochron Re-Os est défini par l'équation suivante:
où:
- t est l'âge de l'échantillon,
- λ est la constante de désintégration de 187 Re,
- ( e λ t -1) est la pente de l'isochron qui définit l'âge du système.
Un bon exemple d'application de la méthode isochrone Re-Os est une étude sur la datation d'un gisement d' or dans le camp minier de Witwatersrand , en Afrique du Sud .
Évolution isotopique du rhénium-osmium
Le rhénium et l'osmium étaient fortement réfractaires et sidérophiles lors de l'accrétion initiale de la Terre, ce qui a amené les deux éléments à entrer préférentiellement dans le noyau terrestre. Ainsi, les deux éléments devraient être appauvris dans la Terre silicatée mais le rapport 187 Os / 188 Os du manteau est chondritique . La raison de cette apparente contradiction est due au changement de comportement entre Re et Os lors d'événements de fusion partielle. Re a tendance à entrer dans la phase fondue (incompatible) tandis que Os reste dans le résidu solide (compatible). Cela provoque des rapports élevés de Re / Os dans la croûte océanique (qui est dérivée de la fusion partielle du manteau) et de faibles rapports de Re / Os dans le manteau inférieur. À cet égard, le système Re – Os pour étudier l'évolution géochimique des roches du manteau et pour définir la chronologie de la différenciation du manteau est extrêmement utile.
Les xénolithes de péridotite dont on pense qu'ils échantillonnent le manteau supérieur contiennent parfois des rapports Os-isotopiques supra-chondritiques. On pense que cela témoigne d' une ancienne croûte basaltique subductée à haute Re / Os qui est recyclée dans le manteau. Cette combinaison de fonte radiogène ( 187 Os qui a été créé par la désintégration de 187 Re ) et non radiogénique contribue à soutenir la théorie d'au moins deux réservoirs Os-isotopiques dans le manteau. On pense que le volume de ces deux réservoirs est d'environ 5 à 10% de l'ensemble du manteau. Le premier réservoir est caractérisé par l'épuisement de Re et des indicateurs de la fertilité en fusion (tels que les concentrations d'éléments comme Ca et Al). Le deuxième réservoir est de composition chondritique.
La mesure directe de l'âge de la croûte continentale par datation Re-Os est difficile. L'infiltration des xénolithes par leur magma généralement Re-riche modifie les véritables rapports Re / Os élémentaires. Au lieu de cela, la détermination des âges du modèle peut être effectuée de deux manières: les âges du modèle de «réappauvrissement» ou le modèle de «l'âge de fusion». Le premier trouve l'âge minimum de l'événement d'extraction en supposant que le rapport Re / Os élémentaire est égal à 0 (les résidus de komatiite ont un Re / Os de 0, donc cela suppose qu'un xénolithe a été extrait d'une fusion proche de la komatiite). Ce dernier donne l'âge de l'événement de fusion déduit du moment où un proxy de fusion comme Al 2 O 3 est égal à 0 (l'ancienne lithosphère sous-continentale a des pourcentages en poids de CaO et Al 2 O 3 allant de 0 à 2%).
Systématique Pt – Re – Os
La désintégration radioactive de 190 Pt à 186 Os a une demi-vie de 6,5 (3) × 10 11 ans (ce qui est plus long que l'âge de l'univers, donc elle est essentiellement stable). Cependant, in-situ 187 Os / 188 Os et 186 Os / 188 Os de magmas liés au panache moderne montrent un enrichissement simultané qui implique une source qui est supra-chondritique en Pt / Os et Re / Os. Comme les deux isotopes parentaux ont des demi-vies extrêmement longues, le réservoir riche en isotopes Os doit être très ancien pour laisser suffisamment de temps aux isotopes filles pour se former. Ces observations sont interprétées pour soutenir la théorie que la croûte archéenne subductée a contribué à la fusion des os riches en isotopes dans le manteau.