Étude de la géochimie de l'isotope cosmogénique ¹⁰Be et de son isotope stable ⁹Be en milieu océanique : application à la datation des sédiments marins

A study of the geochemistry of the cosmogenic isotope ¹⁰Be and stable isotope ⁹Be in the ocean environment. Application to the dating of marine sediments

• Auteur / Autrice : Didier Bourlès
• Direction : Grant Raisbeck
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1988
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Datation cosmogénique

Datation

Sédiments marins

Géochronologie

Spectrométrie de masse par accélérateur

Mots clés libres

Procédé d'extraction

Résumé

Le développement de la technique de spectrométrie de masse par accélérateur (S. M. A) a ouvert de nouvelles perspectives pour l'application à la géochronologie des isotopes cosmogéniques à vie longue. Toutefois, l'absence durant le cycle géochimique de la plupart de ces espèces d'un niveau où l'équilibre isotopique entre l'espèce radioactive et l'isotope stable correspondant soit évident, complique considérablement leur utilisation potentielle comme outil de datation. Le radioisotope cosmogénique ¹⁰Be (période: 1,5 millions d'années), produit dans la haute atmosphère par des réactions de spallation entre les rayons cosmiques et ¹⁴ N,¹⁶0, est introduit dans l'océan sous forme soluble par les précipitations sèches et humides. Quant à l'isotope stable ⁹Be; incorporé à la croute terrestre au moment de la création du système solaire, il est transporté par les processus d'érosion et est introduit dans l'océan probablement à la fois sous forme soluble et insoluble. Malgré donc des voies d'introduction très différentes, une relative homogénéisation de ces deux isotopes dans la phase soluble de l'eau de mer parait possible. Dans le but d'investiguer les 109 possibilités d'utilisation du rapport ¹⁰Be/ ⁹Be comme outil de datation des sédiments pélagiques, nous avons tout d'abord cherché à isoler sélectivement la phase des sédiments marins générée exclusivement à partir de cette phase soluble, c'est-à-dire la phase authigénique. Pour cela, nous avons adapté aux propriétés chimiques fondamentales du béryllium une méthode d'extraction séquentielle des différentes phases constitutives des sédiments marins (absorbés carbonates, oxhydroxydes de fer et de manganèse, organiques, silicates amorphes d’origine biogénique et détritiques).

The technique of accelerator mass spectrometry (A. M. S. ) has opened up a number of new potential geochronological applications of long lived cosmogenic nuclei. However the absence of any obvious stage leading to equilibrium between the radioactive and corresponding stable isotope (s) in the geochemical cycle of many of these species, complicates considerably their potential dating applications. The radioisotope ¹⁰Be (half-life1. 5 My) is formed by spallation reactions between cosmic rays and N, the atmosphere. It is transferred to the oceans in soluble form by precipitation and dry deposition. The stable isotope ⁹Be comes from erosion of soils and rocks in the Earth's crust. It is transported by wind and rivers and introduced to the oceans probably in both soluble and insoluble form. In spite of these different ways of introduction, a relative homogeneisation of the soluble phase of these two isotopes in seawater seems possible. To investigate to what extent the¹⁰Be⁹Be ratio can be used for dating pelagic deposits, we have first tried to isolate selectively the Be formed exclusively from the soluble phase, that is the authigenic phase. To this end we have adapted to the chemical properties of beryllium a sequential leaching procedure which permits us to extract the following phases: exchangeable; carbonate; iron-manganese oxyhydroxides; organic; opal and detritic. ⁹Be was measured by atomic absorption spectrometry and ¹⁰Be by A. M. S. Most of the results presented here were obtained with the tandetron a small electrostatic accelerator dedicated to A. M. S. .