Quiz : la datation absolue par radiochronologie (Terminale)
Ce quiz de Terminale spécialité SVT porte sur la radiochronologie : décroissance radioactive, demi-vie, choix du chronomètre et méthode des isochrones. Garde une calculatrice à portée de main, relis le rappel de cours puis lance-toi.
Le quiz : 11 questions corrigées
Réponds sans regarder ton cours : l’explication s’affiche après chaque réponse.
Question 1 sur 11
Qu’appelle-t-on demi-vie (ou période) d’un isotope radioactif ?
Réponse : Le temps au bout duquel la moitié des atomes pères s’est désintégrée. La demi-vie est la durée pour que la quantité d’isotope père soit divisée par deux. La décroissance étant exponentielle, l’isotope ne disparaît jamais « complètement » en un temps fixe.Question 2 sur 11
La demi-vie du carbone 14 est d’environ :
Réponse : 5 730 ans. La demi-vie du carbone 14 est d’environ 5 730 ans, ce qui le rend adapté aux datations jusqu’à quelques dizaines de milliers d’années. 1,25 milliard d’années est celle du potassium 40.Question 3 sur 11
Un fragment de bois ne contient plus que 25 % de son carbone 14 initial. Son âge est d’environ :
Réponse : 11 460 ans. 100 % → 50 % → 25 % : deux demi-vies se sont écoulées, soit 2 × 5 730 = 11 460 ans.Question 4 sur 11
Quelle proportion de l’isotope père reste-t-il après 3 demi-vies ?
Réponse : 12,5 %. Il reste (1/2)³ = 1/8 de la quantité initiale, soit 12,5 %. Le piège 33 % vient d’un raisonnement linéaire erroné.Question 5 sur 11
Quelle méthode convient pour dater une coulée volcanique vieille de plusieurs millions d’années ?
Réponse : Le couple potassium-argon. La demi-vie du potassium 40 (environ 1,25 milliard d’années) convient aux roches volcaniques anciennes. Le carbone 14 ne va pas au-delà de 50 000 ans environ, et la stratigraphie ne donne qu’un âge relatif.Question 6 sur 11
La vitesse de désintégration d’un isotope radioactif :
Réponse : est constante et ne dépend pas des conditions du milieu. La constante de désintégration λ est propre à chaque isotope et indépendante de la température, de la pression et du milieu chimique : c’est ce qui fait de la radioactivité un chronomètre fiable.Question 7 sur 11
Pourquoi le chronomètre potassium-argon démarre-t-il à la solidification de la lave ?
Réponse : Car l’argon, gazeux, s’échappe du magma et n’est piégé qu’après solidification. Dans le magma, l’argon formé s’échappe. Une fois la roche solide, l’argon produit reste piégé : sa quantité mesure le temps écoulé depuis la solidification. Le potassium, lui, se désintègre en permanence.Question 8 sur 11
Pourquoi le carbone 14 ne permet-il pas de dater un fossile de 100 millions d’années ?
Réponse : Car il n’en reste plus de quantité mesurable au-delà d’environ 50 000 ans. 100 millions d’années représentent plus de 17 000 demi-vies : il ne reste plus de carbone 14 mesurable. Sa demi-vie est au contraire trop courte pour une telle durée.Question 9 sur 11
Dans la méthode rubidium-strontium, l’âge d’un granite est déduit :
Réponse : de la pente de la droite isochrone. Les minéraux formés en même temps s’alignent sur une droite isochrone ; sa pente a vérifie a = e^(λt) − 1, d’où t = ln(a + 1) / λ.Question 10 sur 11
Quel isotope fils est produit par la désintégration du carbone 14 ?
Réponse : L’azote 14. Le carbone 14 se désintègre en azote 14. Le carbone 12 est un isotope stable qui sert de référence dans le rapport 14C/12C.Question 11 sur 11
Quel âge la radiochronologie des météorites attribue-t-elle à la Terre ?
Réponse : Environ 4,56 milliards d’années. La Terre et le système solaire se sont formés il y a environ 4,56 milliards d’années. 13,8 milliards d’années est l’âge estimé de l’Univers.
L’essentiel à retenir : La datation absolue (radiochronologie)
Le principe de la radiochronologie
La datation absolue donne un âge chiffré à une roche, un minéral ou un reste fossile, alors que la datation relative ne fait que les ordonner. Elle repose sur la désintégration d’isotopes radioactifs : un isotope père se transforme spontanément en isotope fils stable, à un rythme constant qui ne dépend ni de la température, ni de la pression, ni de la nature chimique du milieu.
Le nombre d’atomes pères décroît de façon exponentielle : N(t) = N0 × e^(−λt), où λ est la constante de désintégration. La demi-vie T est la durée au bout de laquelle la moitié des atomes pères s’est désintégrée : T = ln 2 / λ. Après une demi-vie il reste 50 % de l’isotope père, après deux 25 %, après trois 12,5 %. Une méthode n’est valable que si le système est resté fermé depuis le démarrage du chronomètre (ni gain ni perte d’isotope père ou fils) et pour des âges adaptés à la demi-vie.
Choisir le bon chronomètre
Le carbone 14 (demi-vie d’environ 5 730 ans) se désintègre en azote 14. Un être vivant échange du carbone avec son milieu et garde un rapport 14C/12C proche de celui de l’atmosphère ; à sa mort, les échanges cessent et le carbone 14 décroît. La méthode date des restes organiques (bois, os, charbon de bois) jusqu’à environ 50 000 ans ; au-delà, il n’en reste plus assez pour être mesuré.
Le couple potassium-argon (40K → 40Ar, demi-vie d’environ 1,25 milliard d’années) date les roches volcaniques. L’argon, gazeux, s’échappe du magma : on considère qu’il est absent au départ, et le chronomètre démarre à la solidification de la lave. L’âge se déduit du rapport 40Ar/40K mesuré.
La méthode rubidium-strontium (87Rb → 87Sr, demi-vie d’environ 49 milliards d’années) convient aux roches magmatiques anciennes comme les granites. Les points de plusieurs minéraux formés en même temps s’alignent sur une droite isochrone dont la pente a donne l’âge : t = ln(a + 1) / λ. Le couple uranium-plomb, appliqué aux zircons et aux météorites, a permis d’estimer l’âge de la Terre à environ 4,56 milliards d’années.
8 flashcards pour mémoriser
Essaie de répondre avant de retourner la carte.
Demi-vie+
Durée au bout de laquelle la moitié des atomes pères s’est désintégrée : T = ln 2 / λ.
Loi de décroissance+
N(t) = N0 × e^(−λt).
Carbone 14+
Demi-vie d’environ 5 730 ans ; date la matière organique jusqu’à environ 50 000 ans.
Potassium-argon+
40K → 40Ar, demi-vie d’environ 1,25 milliard d’années ; date les roches volcaniques.
Rubidium-strontium+
87Rb → 87Sr ; l’âge se déduit de la pente a de l’isochrone : t = ln(a + 1) / λ.
Système fermé+
Condition de validité : aucun isotope père ou fils n’a été gagné ou perdu.
Proportion restante après n demi-vies+
(1/2)^n de la quantité initiale d’isotope père.
Âge de la Terre+
Environ 4,56 milliards d’années, obtenu par la datation des météorites.
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