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Vitesse de sédimentation

Dans une filiation radioactive, il arrive que l'équilibre séculaire soit localement rompu quand un phénomène physique ou chimique isole l'un des intermédiaires par rapport à ses ascendants ou descendants. Les ruptures d'équilibre radioactif sont cruciales pour les études de géochimie dans l'environnement.

Un exemple d'application des ruptures d'équilibre est celle du radon-222. Ce radioélément est le sixième descendant de l'uranium-238. Il est gazeux et s'échappe pour cette raison de la surface de roches contenant de l'uranium. Les atomes de radon, libérés dans l'atmosphère, sont emportés par les vents. Ils se retrouvent au bout de quelques jours transformés en un isotope beaucoup plus stable, le plomb-210, dont la période est de 22.3 années. Les atomes radioactifs de plomb-210 sont disséminés loin du lieu de production du radon.

Le plomb est un métal lourd. Les atomes de plomb-210, fixés par des aérosols, sont ramenés au sol. La surface terrestre est ainsi soumise à une minuscule mais constante pluie de ces atomes radioactifs. Les doses en sont infimes et inoffensives mais mesurables grâce à l'extrême sensibilité des méthodes de détection. Cette pluie arrose la surface des glaciers, le sous-sol des forêts et arrive jusqu'au fond des lacs.

Dans ces milieux où les dépôts s'accumulent, la surface exposée s'enfonce progressivement et avec elle la communauté réduite d'atomes de plomb-210 qu'elle contient. Dans la couche de sédiments où ils se retrouvent, ces atomes radioactifs sont isolés. Ils ont perdu le contact avec la source de radon qui les générait. Ils disparaissent alors selon une loi simple de désintégration radioactive. La mesure de la teneur en plomb-210 d'une couche de glace, de vase ou de sous-sol forestier fournit l'âge du dépôt.

Plus la couche est ancienne et profonde, plus le plomb-210 a disparu. En mesurant l'âge de chaque couche, on remonte à la vitesse de dépôt des sédiments. Au bout de quelques périodes, c'est-à-dire une centaine d'années, le plomb-210 a tellement décru qu'il devient indécelable. Il faut alors avoir recours à d'autres techniques.