Datazione samario-neodimio

La datazione samario-neodimio è un metodo di datazione radiometrica basato sulla disintegrazione α dell'isotopo da 147 Sm a 143 Nd . L' emivita di 147 Sm è 1,06 × 10 11 anni.
La costante di decadimento associata λ è 6,54 × 10 −12 anni -1 , questo valore basso significa che il metodo è adatto per misurare età superiori a un miliardo di anni.

Interesse

Le terre rare sono resistenti alla lisciviazione .
La coppia Sm-Nd è poco sensibile alle variazioni termiche.

Applicazione ai metodi di datazione

Calcolo diretto

Notiamo la proporzione di 143 Nd rispetto a 144 Nd nel campione durante la sua formazione (assumiamo di conoscere il suo ordine di grandezza). All'età notiamo e le rispettive proporzioni di 143 Nd e 147 Sm rispetto a 144 Nd, queste proporzioni essendo misurabili direttamente. La quantità di 144 Nd essendo costante a priori . Possiamo quindi calcolare utilizzando la seguente formula: ${\ displaystyle \ left ({\ frac {{} ^ {143} \ mathrm {Nd}} {{} ^ {144} \ mathrm {Nd}}} \ right) _ {\ mathrm {0}}}$ $t$ ${\ displaystyle \ left ({\ frac {{} ^ {143} \ mathrm {Nd}} {{} ^ {144} \ mathrm {Nd}}} \ right) _ {t}}$ ${\ displaystyle \ left ({\ frac {{} ^ {147} \ mathrm {Sm}} {{} ^ {144} \ mathrm {Nd}}} \ right) _ {t}}$ $t$

{\ displaystyle t = {\ frac {1} {\ lambda}} \ ln \ left (1 + {\ frac {\ left ({\ frac {{} ^ {143} \ mathrm {Nd}} {{} ^ {144} \ mathrm {Nd}}} \ right) _ {t} - \ left ({\ frac {{} ^ {143} \ mathrm {Nd}} {{} ^ {144} \ mathrm {Nd}} } \ right) _ {\ mathrm {0}}} {\ left ({\ frac {{{} ^ {147} \ mathrm {Sm}} {{} ^ {144} \ mathrm {Nd}}} \ right ) _ {t}}} \ right)}

Questo metodo è tuttavia soggetto a incertezze, per cui in pratica si preferisce il metodo isocrono .

Metodo isocrono

La formula vista in precedenza può essere riscritta ; vi si riconosce l'equazione di una retta il cui coefficiente di direzione è uguale , che permette di calcolare l'età della roccia. ${\ displaystyle \ left ({\ frac {{} ^ {143} \ mathrm {Nd}} {{} ^ {144} \ mathrm {Nd}}} \ right) _ {t} = \ left ({\ frac {{} ^ {143} \ mathrm {Nd}} {{} ^ {144} \ mathrm {Nd}}} \ right) _ {\ mathrm {0}} + (e ^ {\ lambda \ cdot t} - 1) \ cdot \ left ({\ frac {{} ^ {147} \ mathrm {Sm}} {{} ^ {144} \ mathrm {Nd}}} \ right) _ {t}}$ ${\ displaystyle e ^ {\ lambda \ cdot t} -1}$ $t$

Quindi se riusciamo a misurare e per campioni diversi che si sono formati contemporaneamente con lo stesso valore iniziale del rapporto , ad esempio minerali diversi della stessa roccia, possiamo, grazie ad una regressione lineare, ottenere un'equazione di destra chiamato il coefficiente direttore isocron . L'età ricercata è allora . ${\ displaystyle \ left ({\ frac {{} ^ {143} \ mathrm {Nd}} {{} ^ {144} \ mathrm {Nd}}} \ right) _ {t}}$ ${\ displaystyle \ left ({\ frac {{} ^ {147} \ mathrm {Sm}} {{} ^ {144} \ mathrm {Nd}}} \ right) _ {t}}$ ${\ displaystyle \ left ({\ frac {{} ^ {143} \ mathrm {Nd}} {{} ^ {144} \ mathrm {Nd}}} \ right) _ {\ mathrm {0}}}$ $\alfa$ $t$ ${\ displaystyle t = {\ frac {\ ln (\ alpha +1)} {\ lambda}}}$

Questo metodo ha il vantaggio di poter risalire generalmente alla differenziazione magmatica, poiché il sistema Sm-Nd è poco sensibile alla temperatura. D'altra parte, questi due elementi hanno comportamenti chimici molto simili, e quindi i rapporti variano poco a seconda dei diversi campioni, il che rende la regressione lineare meno precisa. ${\ displaystyle \ left ({\ frac {{} ^ {147} \ mathrm {Sm}} {{} ^ {144} \ mathrm {Nd}}} \ right) _ {t}}$

Metodo dell'età del modello

Il metodo consiste nell'estrapolare il valore iniziale della quantità scegliendo quello ottenuto per i meteoriti. Questo metodo presume che il neodimio presente sulla Terra avesse inizialmente la stessa distribuzione isotopica delle condriti . Un confronto con il rapporto ottenuto per il campione da datare ne dà poi l'età. ${\ displaystyle \ left ({\ frac {{} ^ {143} \ mathrm {Nd}} {{} ^ {144} \ mathrm {Nd}}} \ right) _ {\ mathrm {0}}}$

Applicazioni

Dei basalti riportati dalla Moon Mission Apollo 17 sono stati datati utilizzando il sistema samario-neodimio utilizzando il metodo isocrono.

Riferimenti

Étienne Roth ( dir. ), Bernard Poty ( dir. ), Jean Bernard-Griffiths, Gérard Gruau et al. ( pref. Jean Coulomb ), Metodi di datazione mediante fenomeni nucleari naturali , Parigi, Éditions Masson , coll. "Collezione CEA ",1985, 631 p. ( ISBN 2-225-80674-8 ) , cap. 2 ("Il metodo samario-neodimio").

Bibliografia

Étienne Roth ( dir. ), Bernard Poty ( dir. ) Et al. ( pref. Jean Coulomb ), Metodi di datazione mediante fenomeni nucleari naturali , Parigi, Éditions Masson , coll. "Collezione CEA ",1985, 631 p. ( ISBN 2-225-80674-8 ).
Philippe Vidal ( pref. Jean Aubouin), Geochimica , Dunod , coll. "Sup Sciences",1998( 1 a ed. 1994), 190 p. , cap. 4 ("Isotopi radiogeni")