Applications ENVITOP
Les compétences développées autour de la géochimie isotopique au sein de la plateforme ENVITOP trouvent de nombreuses applications qui se répartissent en deux grandes catégories : la datation par radiochronologie et le traçage des sources de matière en contexte géologique.
Datation absolue par radiochronologie
Le principe de la datation par les radioisotopes se fonde sur la mesure de la radioactivité naturelle dont l’intensité décroît lentement au cours du temps. Les vitesses de décroissance dépendant des éléments étudiés, elles offrent une gamme d’échelles de temps très large, de l’instantané à la dizaine de milliards d’années. Les paléochronomètres naturels mis en œuvre (uranium-thorium, uranium-plomb, plomb-plomb, rubidium-strontium …) sont utilisés dans de multiples approches en géologie, hydrologie, paléoclimatologie et archéologie.
La méthode uranium-thorium couvre des périodes de temps s’étendant de quelques milliers à quelques centaines de milliers d’années. Appliquée par exemple à la datation des récifs coralliens, elle permet de reconstituer les fluctuations du niveau marin causées par les cycles glaciaires et interglaciaires. On a ainsi pu mettre en évidence une brève accélération de la remontée du niveau marin eustatique au cours de la dernière déglaciation. Par ailleurs, des mesures faites sur des coraux fossiles ont été comparées aux dates obtenues par la méthode du carbone 14, ce qui a permis d’améliorer les performances des deux techniques. L’étude des coraux et des microatolls a également fourni un niveau de précision inégalé sur l’évolution récente des températures océaniques et sur les liens entre le climat global et la tectonique locale.
La méthode uranium-plomb sert couramment à dater les roches d’âges compris entre un million et plusieurs milliards d’années. Elle s’applique notamment à l’étude des carbonates profonds et à celle de l’évolution des réservoirs naturels d’hydrocarbures. Les propriétés géophysiques de ces réservoirs évoluant au cours du temps, l’établissement d’une chronologie de ces phénomènes revêt un intérêt crucial pour leur compréhension.
Ces méthodes de datation permettent encore de mesurer les vitesses de transfert de matière dans les systèmes géologiques. La datation des stalagtites et des stalagmites, qui constituent de précieuses archives paléoclimatiques, se fait avantageusement par la méthode uranium-thorium. Bien d’autres applications en bénéficient, comme l’étude de la cristallisation des travertins ou celle de la formation de calcite dans les bassins sédimentaires.
Traçage isotopique des matériaux et des fluides dans l’Environnement
La mesure des isotopes du strontium et du néodyme permet de déterminer la provenance du calcium dans les carbonates, tandis que celle des isotopes du silicium, du zinc, du cuivre et du fer, notamment dans les sols, permet de mieux comprendre les processus géochimiques, en particulier en milieu pollué.
L’hydrogéologie fait également appel à l’analyse isotopique pour le traçage géographique des flux de matière. Les études sur les circulations d’eau continentales, lacustres, marines et océaniques prennent en compte les isotopes du strontium, du néodyme, du plomb, de l’uranium et du radium. Ces marqueurs permettent de préciser le fonctionnement des lacs, le devenir des aquifères, l’évolution des régimes des deltas et l’alimentation des lagunes. Ainsi l’étude du lac Tchad a-t-elle été l’occasion de dresser un bilan hydrologique complet de son bassin versant.
Enfin, des programmes de fouilles archéologiques font aussi appel à l’isotopie du strontium, du néodyme et du plomb, et ont permis de documenter l’occupation de plusieurs ports antiques de Méditerranée.