Quel est l'âge de la Terre : datation radiométrique

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Introduction

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DATATION RADIOMÉTRIQUE

La question des âges de la Terre, de ses formations rocheuses et de ses caractéristiques a fasciné les philosophes, les théologiens et les scientifiques pendant des siècles, principalement parce que les réponses nous placent dans une perspective temporelle. Jusqu'au XVIIIe siècle, cette question était principalement entre les mains des théologiens, qui basaient leurs calculs sur la chronologie biblique. L'évêque James Ussher, un clerc irlandais du XVIIe siècle, a par exemple calculé que la création s'est produite en 4004 av. J.-C. Il y avait de nombreuses autres estimations de ce type, mais elles aboutissaient invariablement à une Terre n'ayant que quelques milliers d'années.

À la fin du XVIIIe siècle, certains naturalistes avaient commencé à examiner attentivement les roches anciennes de la Terre. Ils ont observé que chaque formation rocheuse, quelle que soit son ancienneté, semblait être formée à partir de roches encore plus anciennes. En comparant ces roches aux produits de l'érosion, de la sédimentation et des mouvements tectoniques actuels, ces premiers géologues ont rapidement conclu que le temps nécessaire pour former et sculpter la Terre actuelle était infiniment plus long qu'on ne l'avait auparavant pensé. James Hutton, médecin-agriculteur et l'un des fondateurs de la science de la géologie, a écrit en 1788 : « Le résultat, par conséquent, de notre enquête actuelle est que nous ne trouvons aucune trace d'un commencement, — aucune perspective d'une fin. » Bien que cela puisse maintenant sembler être une exagération, cela exprime parfaitement le saut intellectuel considérable requis lorsque le temps géologique a enfin et définitivement été séparé des limites artificielles imposées par la durée de la vie humaine.

À la fin du milieu et au début de la fin du XIXe siècle, les géologues, les physiciens et les chimistes cherchaient des moyens de quantifier l'âge de la Terre. Lord Kelvin et Clarence King calculèrent la durée nécessaire pour que la Terre se refroidisse depuis un état liquide blanc-chaud ; ils finirent par s'accorder sur 24 millions d'années. James Joly calcula que l'âge de la Terre était de 89 millions d'années sur la base du temps nécessaire pour que le sel s'accumule dans les océans. Il y eut d'autres estimations, mais les calculs furent vivement contestés car ils étaient tous manifestement entachés d'incertitudes tant dans les hypothèses initiales que dans les données.

Les scientifiques engagés dans cette controverse ne savaient pas, cependant, que la géologie était sur le point d'être profondément affectée par les mêmes découvertes qui ont révolutionné la physique au tournant du 20e siècle. La découverte de la radioactivité en 1896 par Henri Becquerel, l'isolement du radium par Marie Curie peu après, la découverte des lois de la désintégration radioactive en 1902 par Ernest Rutherford et Frederick Soddy, la découverte des isotopes en 1910 par Soddy, et le développement du spectromètre de masse quantitatif en 1914 par J. J. Thomson ont tous formé la base des méthodes modernes de datation isotopique. Mais ce n'est qu'à la fin des années 1950 que toutes les pièces étaient en place ; à cette époque, le phénomène de radioactivité était compris, la plupart des isotopes naturellement présents avaient été identifiés et leur abondance déterminée, l'instrumentation de la sensibilité nécessaire avait été développée, les traceurs isotopiques étaient disponibles en quantités et en pureté requises, et les demi-vies des isotopes radioactifs à longue durée de vie étaient raisonnablement bien connues. Au début des années 1960, la plupart des principales techniques de datation radiométrique actuellement utilisées avaient été testées et leurs limitations générales étaient connues.

Aucune technique, bien sûr, n'est jamais parfaitement maîtrisée et les améliorations continuent jusqu'à nos jours, mais depuis plus de deux décennies, les méthodes de datation radiométrique sont utilisées pour mesurer de manière fiable l'âge des roches, de la Terre, des météorites et, depuis 1969, de la Lune.

La datation radiométrique repose sur la désintégration d'isotopes radioactifs à longue durée de vie qui se produisent naturellement dans les roches et les minéraux. Ces isotopes parents se désintègrent en isotopes filles stables à des taux qui peuvent être mesurés expérimentalement et sont effectivement constants dans le temps, indépendamment des conditions physiques ou chimiques. Il existe un certain nombre d'isotopes radioactifs à longue durée de vie utilisés en datation radiométrique, et une variété de façons dont ils sont utilisés pour déterminer l'âge des roches, des minéraux et des matériaux organiques. Certains des isotopes parents, des produits finaux filles et des demi-vies impliqués sont listés dans Tableau 1. Parfois, ces schémas de désintégration sont utilisés individuellement pour déterminer un âge (par exemple, Rb-Sr) et parfois en combinaisons (par exemple, U-Th-Pb). Chaque l'un des divers schémas de désintégration et méthodes de datation possède des caractéristiques uniques qui le rendent applicable à des situations géologiques particulières. Par exemple, une méthode basée sur un isotope parent avec une demi-vie très longue, telle que ¹⁴⁷Sm, n'est pas très utile pour mesurer l'âge d'une roche n'ayant que quelques millions d'années car des quantités insuffisantes de l'isotope fille s'accumulent dans ce laps de temps court. De même, la méthode ¹⁴C ne peut être utilisée que pour déterminer l'âge de certains types de matériaux organiques jeunes et est inutile sur des granites anciens. Certaines méthodes ne fonctionnent que sur des systèmes fermés, tandis que d'autres fonctionnent sur des systèmes ouverts.¹ Le point est que toutes les méthodes ne sont pas applicables à toutes les roches de tous âges. L'une des fonctions principales du spécialiste de la datation (parfois appelé géochronologue) est de sélectionner la méthode applicable pour le problème particulier à résoudre, et de concevoir l'expérience de telle sorte qu'il y aura des contrôles sur la fiabilité des résultats. Certaines des méthodes ont des contrôles internes, de sorte que les données elles-mêmes fournissent de bonnes preuves de fiabilité ou de manque de fiabilité. Habituellement, un âge radiométrique est vérifié par d'autres preuves, telles que l'ordre relatif des unités rocheuses tel qu'observé sur le terrain, des mesures d'âge basées sur d'autres schémas de désintégration, ou des âges sur plusieurs échantillons de la même unité rocheuse. Le point principal est que les âges des formations rocheuses sont rarement basés sur une seule mesure d'âge isolée. Au contraire, les âges radiométriques sont vérifiés chaque fois que possible et pratique, et sont évalués en considérant d'autres données pertinentes.

Mon but ici n'est pas de passer en revue et de discuter de toutes les méthodes de datation utilisées. Au lieu de cela, je décris brièvement seulement les trois méthodes principales. Il s'agit des méthodes K-Ar, Rb-Sr et U-Pb. Ce sont les trois méthodes les plus couramment utilisées par les scientifiques pour déterminer l'âge des roches, car elles ont la plus large gamme d'applicabilité et sont hautement fiables lorsqu'elles sont correctement utilisées. Ce sont également les méthodes les plus couramment critiquées par les créationnistes « scientifiques ». Pour des informations supplémentaires sur ces méthodes ou sur des méthodes non couvertes ici, le lecteur est renvoyé aux livres de Faul (47), Dalrymple et Lanphere (35), Doe (38), York et Farquhar (136), Faure et Powell (50), Faure (49), et Jager et Hunziker (70), ainsi qu'à l'article de Dalrymple (32).

MÉTHODE K-Ar

La méthode K-Ar est probablement la technique de datation radiométrique la plus couramment utilisée par les géologues. Elle repose sur la radioactivité du ⁴⁰K, qui subit une double désintégration : par capture électronique vers ⁴⁰Ar et par émission bêta vers ⁴⁰Ca. Le rapport entre les atomes de ⁴⁰K qui se désintègrent en ⁴⁰Ar et ceux qui se désintègrent en ⁴⁰Ca est de 0,117 ; ce rapport est appelé rapport de branchement. Étant donné que le ⁴⁰Ca est pratiquement omniprésent dans les roches et les minéraux et qu'il est relativement abondant, il est généralement impossible de corriger la quantité de ⁴⁰Ca initialement présente, et la méthode ⁴⁰K/⁴⁰Ca est donc rarement utilisée pour la datation. Le ⁴⁰Ar, en revanche, est un gaz inerte qui s'échappe facilement des roches lorsqu'elles sont chauffées, mais qui reste piégé dans les structures cristallines de nombreux minéraux après le refroidissement d'une roche. Ainsi, en principe, tant qu'une roche est en fusion, le ⁴⁰Ar formé par la désintégration du ⁴⁰K s'échappe du liquide. Une fois la roche solidifiée et refroidie, le ⁴⁰Ar radiogénique est piégé dans les cristaux solides et s'accumule avec le passage du temps. Si la roche est chauffée ou fondue à un moment ultérieur, une partie ou la totalité du ⁴⁰Ar peut être relâchée et l'horloge partiellement ou totalement réinitialisée.

Pendant le processus d'analyse, une correction doit être apportée pour l'argon atmosphérique² présent dans la plupart des minéraux et dans les appareils à vide utilisés pour les analyses. Cette correction est facilement réalisée en mesurant la quantité d' ³⁶Ar présente et, en utilisant la composition isotopique connue de l'argon atmosphérique (⁴⁰Ar/ ³⁶Ar = 295,5), soustrayant la quantité appropriée d'⁴⁰Ar due à la contamination atmosphérique. Ce qui reste est la quantité d'argon⁴⁰ radiogénique. Cette correction peut être faite très précisément et n'a aucun effet appréciable sur l'âge calculé sauf si l'argon atmosphérique représente une très grande proportion de l'argon total dans l'analyse. Le géochronologue prend ce facteur en compte lorsqu'il assigne les erreurs expérimentales aux âges calculés.

La méthode K-Ar a deux exigences principales. Premièrement, il ne doit pas y avoir d'argon autre que celui de la composition atmosphérique piégé dans la roche ou le minéral lors de sa formation. Deuxièmement, la roche ou le minéral ne doit ni perdre ni gagner de potassium ou d'argon entre le moment de sa formation et celui de l'analyse. Grâce à de nombreuses expériences au cours des trois dernières décennies, les géologues ont appris quels types de roches et de minéraux répondent à ces exigences et lesquels ne le font pas. L'horloge K-Ar fonctionne principalement sur les roches magmatiques, c'est-à-dire celles qui se forment à partir d'un liquide rocheux (tel que la lave et le granite) et ont des histoires post-formation simples. Elle ne fonctionne pas bien sur les roches sédimentaires car ces roches sont composées de débris de roches plus anciennes. Elle ne fonctionne pas bien sur la plupart des roches métamorphiques car ce type de roche a généralement une histoire complexe, impliquant souvent un ou plusieurs réchauffements après la formation initiale. La méthode fonctionne sur certains minéraux qui retiennent bien l'argon, tels que la micaschiste, la biotite et le feldspath volcanique, mais pas sur d'autres minéraux, tels que le feldspath des roches granitiques, car ils fuient leur argon même à basse température. La méthode fonctionne bien sur les coulées de lave subaériennes, mais pas sur la plupart des basaltes en coussin sous-marins car ils piègent communément un excès de ⁴⁰Ar lors de leur solidification. L'une des tâches principales du géochronologiste est de sélectionner le type de matériau utilisé pour une analyse de datation. Un grand effort est consacré à la sélection de l'échantillon, et les choix sont faits avant l'analyse, et non sur la base des résultats. Des erreurs se produisent, mais elles sont généralement détectées par les diverses vérifications employées dans l'expérience bien conçue.

MÉTHODE Rb-Sr

La méthode Rb-Sr repose sur la radioactivité du ⁸⁷Rb, qui subit une simple désintégration bêta pour donner du ⁸⁷Sr avec une demi-vie de 48,8 milliards d'années. Le rubidium est un constituant majeur de très peu de minéraux, mais sa chimie est similaire à celle du potassium et du sodium, qui tous deux forment de nombreux minéraux courants, et donc le rubidium se trouve comme élément trace dans la plupart des roches. En raison de la très longue demi-vie du ⁸⁷Rb, la datation Rb-Sr est utilisée principalement sur des roches plus anciennes que 50 à 100 millions d'années. Cette méthode est très utile sur des roches ayant des histoires complexes car le produit fille, le strontium, ne s'échappe pas des minéraux aussi facilement que l'argon. Par conséquent, un échantillon peut respecter les exigences de système fermé pour la datation Rb-Sr sur une gamme plus large de conditions géologiques que ne peut le faire un échantillon pour la datation K-Ar.

Contrairement à l'argon, qui s'échappe facilement et entièrement de la plupart des roches en fusion, le strontium est présent comme un élément trace dans la plupart des minéraux lors de leur formation. Pour cette raison, des âges Rb-Sr simples ne peuvent être calculés que pour les minéraux riches en rubidium et contenant une quantité négligeable de strontium initial. Dans de tels minéraux, l'âge calculé est insensible à la quantité et à la composition du strontium initial. Pour la plupart des roches, cependant, le strontium initial est présent en quantités significatives, de sorte que la datation est effectuée par la méthode de l'isochrone, qui élimine complètement le problème du strontium initial.

La méthode de l'isochrone Rb-Sr consiste à analyser plusieurs (trois ou plus) minéraux provenant de la même roche, ou plusieurs roches cogenétiques avec des teneurs en rubidium et en strontium différentes, et à tracer les données sur un diagramme d'isochrone (Figure 2). Les teneurs en ⁸⁷Rb et ⁸⁷Sr sont normalisées par rapport à la quantité de ⁸⁶Sr, qui n'est pas un produit fille radiogénique. Lorsqu'une roche est formée pour la première fois, disons à partir d'un magma, les rapports ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr dans tous les minéraux seront identiques, indépendamment des teneurs en rubidium ou en strontium des minéraux, de sorte que tous les échantillons se traceront sur une ligne horizontale (a-b-c dans Figure 2). L'intersection de cette ligne avec l'axe des ordonnées représente la composition isotopique du strontium initial. À partir de ce moment, à mesure que chaque atome de ⁸⁷Rb se désintègre en ⁸⁷Sr, les points suivront les trajectoires³ indiquées par les flèches. À tout moment après la formation, les points se situeront le long d'une certaine ligne a'-b'-c' (Figure 2), dont la pente sera une fonction de l'âge de la roche. L'intersection de la ligne sur l'axe des ordonnées donne la composition isotopique du strontium initial présent lors de la formation de la roche. Notez que les intersections des lignes a-b-c et a'-b'-c' sont identiques, de sorte que la composition isotopique initiale du strontium peut être déterminée à partir de cette intersection, indépendamment de l'âge de la roche.

Figure 2: Diagramme d'isochrone Rb-Sr, montrant l'évolution dépendante du temps des isotopes du Rb et du Sr dans un système fermé. Après Faure (49).

Notez que la méthode de l'isochrone Rb-Sr ne nécessite aucune connaissance ou hypothèse concernant soit la composition isotopique, soit la quantité de l'isotope fille initial — en fait, ces éléments sont déterminés par la méthode. Les roches ou minéraux doivent avoir resté des systèmes fermés au rubidium et au strontium depuis leur formation ; si cette condition n'est pas remplie, les données ne traceront pas une isochrone. De plus, si la composition isotopique initiale du strontium n'est pas uniforme ou si les échantillons analysés ne sont pas cogenétiques, les données ne tomberont pas sur une ligne droite. Comme le lecteur peut facilement voir, la méthode de l'isochrone Rb-Sr est élégamment auto-vérifiante. Si les exigences de la méthode ont été violées, les données le montrent clairement.

Un exemple d'isochrone Rb-Sr est présenté dans Figure 3, qui comprend des analyses de cinq phases distinctes du météore Juvinas (3). Les données forment une isochrone indiquant un âge pour Juvinas de 4,60 ± 0,07 milliards d'années. Ce météore a également été daté par la méthode d'isochrone Sm-Nd, qui fonctionne comme la méthode d'isochrone Rb-Sr, à 4,56 ± 0,08 milliards d'années (84).

Figure 3: Isochrone Rb-Sr pour la météorite Juvinas. Les points représentent des analyses sur du verre, de la tridymite et du quartz, du pyroxène, de la roche totale, et du plagioclase. Après Faure (49). Données de Allegre et autres (3).

LA MÉTHODE U-Pb

La méthode U-Pb repose sur les désintégrations de ²³⁵U et ²³⁸U. Ces deux isotopes parents subissent une série de désintégrations impliquant plusieurs isotopes filles radioactifs intermédiaires avant d'atteindre le produit fille stable, le plomb (Tableau 1).

Deux calculs d'« âge » simples et indépendants peuvent être effectués à partir des deux désintégrations U-Pb : ²³⁸U vers ²⁰⁶Pb, et ²³⁵U vers ²⁰⁷Pb. De plus, un « âge » basé sur le rapport ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb peut être calculé car ce rapport évolue au fil du temps. Si nécessaire, une correction peut être apportée pour le plomb initial dans ces systèmes en utilisant ²⁰⁴Pb comme indicateur. Si ces trois calculs d'âge concordent, alors l'âge représente l'âge réel de la roche. Le plomb, cependant, est un élément volatil, et donc la perte de plomb est couramment un problème. En conséquence, les âges simples U-Pb sont souvent discordants.

La méthode concordia-discordia U-Pb contourne le problème de la perte de plomb dans les systèmes discordants et fournit un contrôle interne de la fiabilité. Cette méthode implique les désintégrations de l'²³⁸U et de l'²³⁵U et est utilisée dans des minéraux tels que le zircon, un minéral accessoire courant dans les roches magmatiques, qui contient de l'uranium mais pas ou un plomb initial négligeable. Cette dernière exigence peut être vérifiée, si nécessaire, en recherchant la présence de ²⁰⁴Pb, qui indiquerait la présence et la quantité de plomb initial. Dans un système fermé exempt de plomb, un point représentant les rapports ²⁰⁶Pb/²³⁸U et ²⁰⁷Pb/²³⁵U se situera sur une courbe connue sous le nom de concordia (Figure 4). La position du point sur la concordia dépend uniquement de l'âge de l'échantillon. Si, à une date ultérieure (disons, 2,5 milliards d'années après la formation), l'échantillon perd du plomb lors d'un événement épisodique, le point se déplacera hors de la concordia le long d'une ligne droite vers l'origine. À tout moment après la perte épisodique de plomb (disons, 1,0 milliard d'années plus tard), le point Q de la Figure 4 se trouvera sur une corde de la concordia reliant l'âge original de l'échantillon et l'âge de l'épisode de perte de plomb. Cette corde est appelée discordia. Si nous considérons maintenant ce qui se produirait pour plusieurs échantillons différents, disons différents zircons, provenant de la même roche, chacun ayant perdu des quantités différentes de plomb pendant l'épisode, nous constatons qu'à tout moment après la perte de plomb, disons aujourd'hui, tous les points pour ces échantillons se trouveront sur la discordia. L'intersection supérieure de la discordia avec la concordia donne l'âge original de la roche, ou 3,5 milliards d'années dans l'exemple illustré dans la Figure 4. Il existe plusieurs hypothèses pour l'interprétation de l'intersection inférieure, mais l'interprétation la plus courante est qu'elle indique l'âge de l'événement qui a causé la perte de plomb, ou 1 milliard d'années dans la Figure 4. Notez que cette méthode n'est pas seulement auto-vérifiable, mais elle fonctionne également sur les systèmes ouverts. Et si l'uranium était perdu ? L'uranium est si réfractaire que sa perte ne semble pas poser de problème. Si l'uranium était perdu, cependant, le graphique concordia-discordia l'indiquerait également.

Figure 4: Diagramme concordia-discordia U-Pb montrant l'évolution d'un système âgé de 3,5 milliards d'années ayant subi une perte épisodique de plomb il y a 1,0 milliard d'années. Voir le texte pour l'explication. Après Faure (49).

La méthode U-Pb concordia-discordia est l'une des méthodes de datation les plus puissantes et fiables disponibles. Elle est particulièrement résistante aux événements de chauffage et métamorphiques et est donc extrêmement utile dans les roches ayant des histoires complexes. Très souvent, cette méthode est utilisée conjointement avec les méthodes d'isochrones K-Ar et Rb-Sr pour élucider l'histoire des roches métamorphiques, car chacune de ces méthodes réagit différemment au métamorphisme et au chauffage. Par exemple, l'âge discordant U-Pb pourrait donner l'âge de la formation initiale de la roche, tandis que la méthode K-Ar, qui est particulièrement sensible à la perte d'argon par chauffage, pourrait donner l'âge du dernier événement de chauffage.

Un exemple d'âge discordant U-Pb est présenté dans la Figure 5. Cet exemple montre un âge de 3,56 milliards d'années pour les roches les plus anciennes découvertes à ce jour en Amérique du Nord, et un âge de 1,85 milliard d'années pour le dernier événement de chauffage subi par ces roches. Les âges K-Ar sur les roches et minéraux de cette région du sud-ouest du Minnesota enregistrent également cet événement de chauffage datant de 1,85 milliard d'années.

Figure 5: Diagramme concordia-discordia U-Pb pour neuf échantillons du gneiss de Morton, Minnesota, âgé de 3,56 milliards d'années. Après Goldich et autres (56).

QUELQUES CRITIQUES CRÉATIONNISTES DE LA DATATION RADIOMÉTRIQUE

ÂGES «ANOMALOUS»

Les partisans du créationnisme « scientifique » pointent fréquemment des incohérences apparentes dans les résultats de la datation radiométrique comme preuve invalidant les techniques. Cet argument est fallacieux et comparable à conclure que toutes les montres-bracelets ne fonctionnent pas parce que vous trouvez par hasard une qui ne garde pas l'heure exacte. En fait, le nombre d'âges « erronés » ne représente que quelques pourcents du total, et la quasi-totalité de ceux-ci sont dus à des facteurs géologiques non reconnus, à une application involontairement incorrecte des techniques, ou à des difficultés techniques. Comme toute procédure complexe, la datation radiométrique ne fonctionne pas toujours dans toutes les circonstances. Chaque technique ne fonctionne que dans un ensemble particulier de conditions géologiques et une méthode est parfois appliquée involontairement de manière incorrecte. De plus, les scientifiques apprennent continuellement, et certains des « erreurs » ne sont pas des erreurs du tout, mais simplement des résultats obtenus dans l'effort continu d'explorer et d'améliorer les méthodes et leur application. Il existe, certes, des incohérences, des erreurs et des résultats mal compris, mais ceux-ci sont très peu nombreux par rapport à l'immense corpus de résultats cohérents et sensés qui indiquent clairement que les méthodes fonctionnent et que les résultats, lorsqu'ils sont correctement appliqués et soigneusement évalués, peuvent être confiés.

La plupart des âges « anormaux » cités par les « scientifiques » créationnistes dans leur tentative de discréditer la datation radiométrique sont en réalité des déformations des données, couramment citées hors contexte et mal interprétées. Quelques exemples démontreront que leurs critiques sont infondées.

La liste de Woodmorappe

L'auteur créationniste J. Woodmorappe (134) recense plus de 300 âges radiométriques supposés « anormaux » qu'il a extraits de la littérature scientifique. Il soutient que ces exemples jettent de sérieux doutes sur la validité de la datation radiométrique.

L'utilisation de la datation radiométrique en géologie implique une acceptation très sélective des données. Des dates discordantes, attribuées à des systèmes ouverts, pourraient en réalité constituer une preuve contre la validité de la datation radiométrique. (134, p. 102)

Cependant, un examen attentif de ses exemples, dont quelques-uns sont listés dans le tableau 2, montre qu'il déforme à la fois les données et leur signification.

Les deux âges provenant de localités de la côte du golfe (Table 2) proviennent d'un rapport de Evernden et autres (43). Il s'agit de données K-Ar obtenues sur de la glauconie, un minéral argileux porteur de potassium qui se forme dans certains sédiments marins. Woodmorappe (134) omet cependant de mentionner que ces données ont été obtenues dans le cadre d'une expérience contrôlée visant à tester, sur des échantillons d'âge connu, l'applicabilité de la méthode K-Ar à la glauconie et à l'illite, un autre minéral argileux. Il omet également de mentionner que la plupart des 89 âges K-Ar rapportés dans leur étude concordent très bien avec les âges attendus. Evernden et autres (43) ont constaté que ces minéraux argileux sont extrêmement sensibles à la perte d'argon lorsqu'ils sont chauffés, même légèrement, comme cela se produit lorsque les roches sédimentaires sont profondément enfouies. En conséquence, la glauconie est utilisée pour la datation uniquement avec une extrême prudence. Les exemples de la côte du golfe de Woodmorappe sont, en fait, des exemples tirés d'une expérience soigneusement conçue pour tester la validité d'une nouvelle technique sur un matériau non éprouvé.

Les âges provenant du batholite de la chaîne côtière en Alaska (Tableau 2) sont cités par Woodmorappe (134) en référence à un rapport de Lanphere et al. (80). Alors que Lanphere et ses collègues se référaient à ces deux âges K-Ar de 163 et 186 millions d'années, les âges proviennent en réalité d'un autre rapport et ont été obtenus à partir d'échantillons prélevés à deux localités au Canada, et non en Alaska. Rien ne s'oppose à ces âges ; ils sont cohérents avec les relations géologiques connues et représentent les âges de cristallisation des échantillons canadiens. Il est impossible de dire d'où Woodmorappe a tiré son âge « attendu » de 140 millions d'années, car il n'apparaît pas dans le rapport qu'il cite.

L'exemple libérien (Tableau 2) provient d'un rapport de Dalrymple et autres (34). Ces auteurs ont étudié des dykes de basalte qui ont intrudé des roches cristallines du socle précambrien et des roches sédimentaires du Mésozoïque en Libéria occidental. Les dykes traversant le socle précambrien ont donné des âges K-Ar variant de 186 à 1213 millions d'années (Woodmorappe liste erronément cet âge plus élevé comme étant de 1230 millions d'années), tandis que ceux traversant les roches sédimentaires du Mésozoïque ont donné des âges K-Ar de 173 à 192 millions d'années. ⁴⁰Ar/³⁹Ar expériences⁴ sur des échantillons des dykes ont montré que les dykes traversant le socle précambrien contenaient un excès de ⁴⁰Ar et que les âges calculés des dykes ne représentent pas les âges de cristallisation. Les ⁴⁰Ar/³⁹Ar expériences sur les dykes qui intrudent les roches sédimentaires du Mésozoïque, cependant, ont montré que les âges sur ces dykes étaient fiables. Woodmorappe (134) ne mentionne pas que les expériences dans cette étude ont été conçues de manière à ce que les résultats anormaux soient évidents, la cause des résultats anormaux a été découverte, et les âges de cristallisation des dykes libériens ont été déterminés sans ambiguïté. L'étude libérienne est, en fait, un excellent exemple de la manière dont les géochronologues conçoivent des expériences afin que les résultats puissent être vérifiés et confirmés.

L'exemple final listé dans le Tableau 2 est une prétendue isochrone Rb-Sr de 34 milliards d'années sur du diabase du groupe de Pahrump, dans la vallée de Panamint, en Californie, et fait référence à un livre de Faure et Powell (50). Encore une fois, Woodmorappe (134) déforme grossièrement les faits. L'« isochrone » à laquelle Woodmorappe (134) fait référence est représentée dans la Figure 6 telle qu'elle apparaît chez Faure et Powell (50). Les données ne tombent sur aucune ligne droite et ne forment donc pas une isochrone. Les données originales proviennent d'un rapport de Wasserburg et autres (130), qui ont tracé les données comme indiqué mais n'ont pas dessiné une isochrone de 34 milliards d'années sur le diagramme. Les lignes des « isochrones » ont été tracées par Faure et Powell (50) en tant qu'« isochrones de référence » uniquement dans le but de montrer l'ampleur de la dispersion des données.

Figure 6: L'« isochrone » Rb-Sr du diabase du groupe de Pahrump, interprété par Woodmorappe (134) comme donnant une datation radiométrique de 34 milliards d'années. Les lignes sont en réalité des « isochrones de référence », tracées par Faure et Powell (50) pour illustrer la dispersion extrême des données. Cette dispersion montre clairement que l'échantillon a constitué un système ouvert et que son âge ne peut être déterminé à partir de ces données. Les datations radiométriques sur des formations apparentées indiquent que le diabase de Pahrump a environ 1,2 milliard d'années. Données originales de Wasserburg et autres (130).

Comme discuté ci-dessus, une caractéristique du diagramme d'isochrone Rb-Sr est qu'il est, dans une grande mesure, auto-diagnostique. La dispersion des données dans Figure 6 montre clairement que l'échantillon a été un système ouvert pour le ⁸⁷Sr (et peut-être pour d'autres isotopes également) et qu'aucun âge Rb-Sr significatif ne peut être calculé à partir de ces données. Cette conclusion a été clairement énoncée à la fois par Wasserburg et d'autres (130) et par Faure et Powell (50). L'interprétation selon laquelle les données représentent une isochrone de 34 milliards d'années est uniquement celle de Woodmorappe (134) et est manifestement fausse.

La Réunion « Discordance »

Une série de roches volcaniques de l'île de la Réunion dans l'océan Indien donne des âges K/Ar variant de 100 000 à 2 millions d'années, tandis que les âges ²⁰⁶Pb/²³⁸U et ²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb sont de 2,2 à 4,4 milliards d'années. Le facteur de discordance entre les « âges » est aussi élevé que 14 000 dans certains échantillons. (77, p. 201)

Il y a deux problèmes avec cet argument. Premièrement, les données sur le plomb que Kofahl et Segraves (77) citent, qui proviennent d'un rapport d'Oversby (102), sont des mesures de plomb courantes effectuées principalement pour obtenir des informations sur l'origine des laves de la Réunion et secondairement pour estimer quand le magma parental dont la lave a été dérivée a été séparé du matériel du manteau primitif. Ces données ne peuvent pas être utilisées pour calculer l'âge des coulées de lave et aucun scientifique compétent ne tenterait de le faire. Deuxièmement, les âges U-Pb et Pb-Pb des laves cités par Kofahl et Segraves ne figurent pas dans le rapport d'Oversby. Les âges K-Ar sont les âges corrects des coulées de lave de la Réunion, tandis que les âges U-Pb et Pb-Pb « n'existent tout simplement pas ! » Nous ne pouvons que spéculer sur l'endroit où Kofahl et Segraves ont obtenu leurs chiffres.

Les basaltes hawaïens

Une autre étude sur les basaltes hawaïens a obtenu sept « âges » de ces basaltes, allant de zéro à 3,34 millions d'années. Les auteurs, par une application manifestement non orthodoxe du raisonnement statistique, ont estimé justifié d'enregistrer l'« âge » de ces basaltes à 250 000 ans. (92, p. 147)

Les données auxquelles Morris (92) fait référence ont été publiées par Evernden et d'autres (44), mais incluent des échantillons provenant d'îles différentes qui se sont formées à des moments différents ! L'âge de 3,34 millions d'années provient de la Formation de Napali sur l'île de Kauai et est cohérent avec d'autres âges de cette formation (86, 87). L'âge approximatif de 250 000 ans correspond à la moyenne des résultats de quatre échantillons provenant de l'île d'Hawaï, qui est beaucoup plus jeune que Kauai. Contrairement aux préoccupations de Morris, rien n'est erroné dans ces données, et le raisonnement statistique utilisé par Evernden et ses collègues est parfaitement rationnel et orthodoxe.

Les basaltes en coussins sous-marins de Kilauea

Beaucoup de roches semblent avoir hérité de l'Ar⁴⁰ du magma à partir duquel elles ont été dérivées. Les roches volcaniques éruptées dans l'océan héritent certainement de l'Ar⁴⁰ et d'hélium, et dès lors, lorsqu'elles sont datées par l'horloge K⁴⁰-Ar⁴⁰, des âges anciens sont obtenus pour des épanchements très récents. Par exemple, des laves prélevées sur le fond de l'océan au large de l'île [sic] d'Hawaï, sur une extension sous-marine de la zone de rift est du volcan Kilauea, ont donné un âge de 22 millions d'années, mais l'épanchement réel s'est produit il y a moins de 200 ans. (117, p. 39, et des énoncés similaires dans 92)

Slusher (117) et Morris (92) ont avancé cet argument dans une tentative de montrer que la méthode K-Ar n'est pas fiable, mais l'argument est un leurre.

Deux études ont indépendamment découvert que les marges vitreuses des basaltes en coussins sous-marins, ainsi nommés car la lave extrudée sous l'eau forme des formes globulaires ressemblant à des oreillers, piègent ⁴⁰Ar dissous dans la fusion avant qu'il ne puisse s'échapper (36, 101). Cet effet est le plus grave dans les bords des coussins et augmente en sévérité avec la profondeur de l'eau. La teneur excédentaire en ⁴⁰Ar tend vers zéro vers les intérieurs des coussins, qui se refroidissent plus lentement et permettent à l'⁴⁰Ar de s'échapper, et à des profondeurs d'eau inférieures à environ 1000 mètres en raison de la diminution de la pression hydrostatique. Le but de ces deux études était de déterminer, dans une expérience contrôlée avec des échantillons d'âge connu, la pertinence des basaltes en coussins sous-marins pour la datation, car il était soupçonné que de tels échantillons pourraient être peu fiables. De telles études ne sont pas rares car chaque type différent de minéral et de roche doit être soigneusement testé avant qu'il ne puisse être utilisé pour toute technique de datation radiométrique. Dans le cas des basaltes en coussins sous-marins, les résultats ont clairement indiqué que ces roches ne sont pas adaptées à la datation, et donc elles ne sont généralement pas utilisées à cette fin sauf dans des circonstances spéciales et sauf s'il existe un moyen indépendant de vérifier les résultats.

« Excès » d'argon dans les roches lunaires

D'autre part, de nombreuses roches lunaires contiennent de si grandes quantités d'argon considéré comme excédentaire que la datation par K/Ar n'est même pas rapportée. (77, p. 200)

La citation pour cette affirmation renvoie à un rapport de Turner (128). Turner, cependant, n'a fait aucun tel commentaire sur l'argon en excès dans les roches lunaires, et il n'y a aucune donnée dans son rapport sur laquelle une telle conclusion pourrait être fondée. L'affirmation de Rofahl et Segraves (77) est tout simplement injustifiable.

Le flux de 1801 du volcan Hualalai

Les roches volcaniques produites par des coulées de lave survenues à Hawaï entre les années 1800 et 1801 ont été datées par la méthode potassium-argon. L'argon excédentaire a produit des âges apparents allant de 160 millions à 2,96 milliards d'années. (77, p. 200)

Des roches modernes similaires formées en 1801 près de Hualalai, à Hawaï, ont été trouvées donner des âges potassium-argon allant de 160 millions d'années à 3 milliards d'années. (92, p. 147)

Kofahl et Segraves (77) et Morris (92) citent une étude de Funkhouser et Naughton (51) sur les inclusions xenolithiques dans le flux de 1801 du volcan Hualalai, sur l'île d'Hawaï.

Le flux de 1801 est inhabituel car il transporte des inclusions très abondantes de roches étrangères au lave. Ces inclusions, appelées xenolithes (signifiant roches étrangères), sont constituées principalement d'olivine, un minéral silicaté de fer et de magnésium de couleur vert pâle. Elles proviennent de la profondeur du manteau et ont été transportées vers la surface par le lave. Sur le terrain, elles ressemblent à de grandes raisins dans une pudding et se trouvent même dans des lits empilés les uns sur les autres, collés ensemble par le lave. L'étude de Funkhouser et Naughton (51) concernait les xenolithes, et non le lave. Les xenolithes, qui varient en composition et vont en taille de grains minéraux uniques à des roches aussi grandes que des ballons de basket, contiennent en effet un excès d'argon en grandes quantités. Funkhouser et Naughton ont été très soigneux à souligner que les « âges » apparents qu'ils mesuraient n'avaient pas de signification géologique. Tout simplement, les xenolithes sont l'un des types de roches qui ne peuvent pas être datées par la technique K-Ar. Funkhouser et Naughton ont pu déterminer que le gaz excédentaire réside principalement dans des bulles de fluide dans les minéraux des xenolithes, où il ne peut pas s'échapper en atteignant la surface. Des études telles que celle de Funkhouser et Naughton sont régulièrement effectuées pour déterminer quels matériaux sont appropriés pour la datation et lesquels ne le sont pas, et pour déterminer la cause de résultats parfois étranges. Elles font partie d'un effort continu pour apprendre.

Deux études étendues K-Ar sur des coulées de lave historiques du monde entier (31, 79) ont montré que l'argon excédentaire n'est pas un problème sérieux pour la datation des coulées de lave. Les auteurs de ces rapports ont « daté » de nombreuses coulées de lave dont l'âge était connu à partir de documents historiques. Dans presque tous les cas, l'âge K-Ar mesuré était nul, comme attendu si l'argon excédentaire est rare. Une exception est la lave de la coulée de Hualalai de 1801, qui est si fortement contaminée par les xénolithes qu'il est impossible d'obtenir un échantillon totalement exempt d'inclusions.

MÉTHODOLOGIE

Création Les « scientifiques » critiquent couramment la systématique et la méthodologie de la datation radiométrique, impliquant souvent dans le processus que les scientifiques n'arrivent pas à leurs conclusions de bonne foi. L'un des principaux praticiens de cette approche est Slusher (117), dont la « Critique de la datation radiométrique » regorge de telles affirmations injustifiées. Quelques exemples illustreront que les commentaires de Slusher (117) et d'autres création « scientifiques » reposent sur l'ignorance des méthodes et sont infondés.

Initial ⁸⁷Sr

Il n'existe vraiment aucune méthode valide pour déterminer les quantités initiales de Sr⁸⁷ dans les roches. Il y a beaucoup de manipulations de nombres et d'équations pour obtenir des résultats en accord avec les "horloges" U-Th-Pb. Dans toutes ces horloges radioactives, toutes les méthodes sont faites pour donner des valeurs qui correspondent à la croyance de l'évolutionniste quant à l'âge de la terre et aux âges des événements géologiques. La raison pour laquelle les diverses méthodes de datation donnent des âges similaires après "analyse" est qu'elles sont faites pour le faire. Dans le cas des rapports initiaux Sr⁸⁷/Sr⁸⁶, ces valeurs peuvent être ajustées de manière à ce que tout âge souhaité soit obtenable. (117, p. 40)

Slusher (117) a tort sur tous les points.

Comme discuté ci-dessus dans la section sur la datation Rb-Sr, la forme la plus simple de la datation Rb-Sr (c'est-à-dire la datation par mesure des contenus en ⁸⁷Rb et ⁸⁷Sr dans un seul échantillon) ne peut être réalisée que sur ceux des échantillons qui sont si pauvres en ⁸⁷Sr initial que la correction du Sr initial est négligeable. De tels échantillons sont rares, et donc presque toute la datation Rb-Sr moderne est effectuée par la méthode de l'isochrone. La beauté de la méthode de l'isochrone Rb-Sr réside dans le fait que la connaissance de la composition isotopique initiale du Sr n'est pas nécessaire — elle est l'un des résultats obtenus. Contrairement à l'affirmation de Slusher (117), la quantité de ⁸⁷Sr initial n'est pas nécessaire pour résoudre l'équation d'âge de l'isochrone Rb-Sr, seule le rapport actuel ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr est requis, et le rapport initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr n'est ajusté à aucune fin.

Un second avantage de la méthode isochrone est qu'elle contient des contrôles internes de fiabilité. Regardez à nouveau l'isochrone pour le météorite Juvinas (Figure 3). Le rapport initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr de 0,69896 n'a pas été supposé ; il était le résultat de l'analyse isochrone. Les données sont des mesures directes (bien que techniquement complexes) qui tombent sur une ligne droite, indiquant que le météorite a respecté la condition de système fermé. Les constantes de désintégration utilisées dans les calculs étaient les mêmes que celles en usage dans le monde entier en 1975.⁵ Ces données n'ont pas été « fabriquées » pour aboutir à un âge ancien, comme le prétend Slusher (117). L'âge de 4,60 ± 0,07 milliards d'années est un résultat obtenu parce que Juvinas est véritablement un objet ancien.

Initial ⁴⁰Ar

Il y a beaucoup trop d'Ar⁴⁰ sur la Terre pour qu'une fraction importante de celui-ci ait été formé par la désintégration radioactive du K⁴⁰. Cela reste vrai même si la Terre avait vraiment 4,5 milliards d'années. Dans l'atmosphère de la Terre, l'Ar⁴⁰ constitue 99,6 % de l'argon total. Cela représente environ 100 fois la quantité qui serait générée par désintégration radioactive au cours des 4,5 milliards d'années hypothétiques. Certes, cela n'est pas produit par un afflux provenant de l'espace extérieur. Il semble donc qu'une grande quantité d'Ar⁴⁰ était présente au début. Puisque les géochronologues supposent que les erreurs dues à la présence d'Ar⁴⁰ initial sont faibles, leurs résultats sont hautement contestables. (117, p.39)

Cette affirmation contient plusieurs erreurs graves. Premièrement, il n'y a pas plus ⁴⁰Ar dans l'atmosphère que ce qui peut être expliqué par la désintégration radioactive de ⁴⁰K sur 4,5 milliards d'années. Une quantité de ⁴⁰Ar équivalente à tout le ⁴⁰Ar actuellement présent dans l'atmosphère pourrait être générée en 4,5 milliards d'années si la Terre ne contenait que 85 ppm de potassium. Les estimations actuelles de la composition de la Terre indiquent que la croûte contient environ 1,9 % de potassium et le manteau entre 100 et 400 ppm de potassium. La teneur en ⁴⁰Ar de l'atmosphère est bien connue et s'élève à 6,6 × 10¹⁹ grammes. La teneur estimée en ⁴⁰Ar de la croûte et du manteau combinés est d'environ 4 à 19 × 10¹⁹ grammes (60). Ainsi, la Terre et l'atmosphère contiennent actuellement environ des quantités égales de ⁴⁰Ar, et le total pourrait être généré si la Terre ne contenait que 170 ppm de potassium et libérait la moitié de son ⁴⁰Ar vers l'atmosphère. Deuxièmement, il y a eu suffisamment de tests pour montrer que lors de leur formation dans la croûte, les roches ignées et métamorphiques libèrent presque toujours leur ⁴⁰Ar piégé, réinitialisant ainsi l'horloge K-Ar. De plus, les scientifiques conçoivent généralement leurs expériences de manière à ce que les résultats anormaux, tels que ceux qui pourraient être causés par le cas rare d'⁴⁰Ar initial, soient facilement apparents. L'étude des dykes de diabase libériens, discutée ci-dessus, est un bon exemple de cette pratique.

Isochrones

Plusieurs « scientifiques » créationnistes ont tenté de discréditer la datation par isochrone Rb-Sr en critiquant les principes fondamentaux de la méthode. Trois de ces critiques méritent d'être examinées car elles illustrent à quel point ces « scientifiques » créationnistes comprennent peu les fondements de la géochimie en général et des isochrones en particulier.

1. Rapport initial uniforme ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr

À présent, concernant l'hypothèse selon laquelle les échantillons avaient le même rapport initial Sr⁸⁷/Sr⁸⁶, quelques remarques pertinentes peuvent être faites. Premièrement, si l'on suppose qu'il existe une distribution uniforme de Sr⁸⁷ dans la roche, alors on suppose également qu'il existe une distribution uniforme de Rb⁸⁷. Mais, bien sûr, ce n'est pas ce que suppose le géochronologue, car selon la théorie conventionnelle, il devrait y avoir un regroupement de ses points à une seule position sur un graphique Sr⁸⁷/Sr⁸⁶ vs. Rb⁸⁷/Sr⁸⁶. (117, p. 42)

Il existe deux faiblesses sérieuses dans l'argumentation de Slusher (117) ; premièrement, la méthode de l'isochrone Rb-Sr ne pas nécessite une distribution uniforme de ⁸⁷Sr. Elle exige seulement que la composition isotopique du Sr, c'est-à-dire le rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, reste constante dans toutes les phases (généralement des minéraux provenant de la même roche) au moment de la formation de la roche (Figure 2). Même si les différents minéraux incorporent des quantités différentes de Sr au fur et à mesure qu'ils refroidissent et se forment, la composition isotopique du Sr sera la même car les processus naturels ne fractionnent pas significativement les isotopes ayant une si faible différence de masse comme ⁸⁷Sr et ⁸⁶Sr. Deuxièmement, Slusher (117) a confondu isotopes et éléments. Il serait absurde de supposer que la quantité de ⁸⁷Rb ou le rapport ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr soit uniforme lors de la formation d'une roche. Rb et Sr sont des éléments très différents et sont incorporés dans les différents minéraux dans des proportions variables selon la composition et la structure des minéraux. La méthode de l'isochrone Rb-Sr fonctionne précisément parce que le rapport Rb/Sr, exprimé dans le diagramme d'isochrone comme ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr (Figure 2), varie d'un minéral à l'autre à la formation, tandis que la composition isotopique du Sr (rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) ne varie pas.

2. Le rapport ⁵⁴Fe/⁸⁶Sr versus l'analogie du rapport ^S8Fe/⁸⁶Sr

Le Dr Cook a souligné que l'obtention des isochrones est mieux expliquée comme un effet de variation isotopique naturelle, car des courbes similaires sont obtenues pour les tracés de Fe⁵⁴/Sr⁸⁶ vs Fe⁵⁸/Sr⁸⁶, qui sont connus pour ne pas être des fonctions du temps, car ces rapports n'ont rien à voir avec la radioactivité, car ces isotopes ne sont pas radioactifs. Il n'existe aucun moyen de corriger cette variation isotopique naturelle, car il est impossible de la déterminer. Cela rend la série Rb⁸⁷-Sr⁸⁷ inutile en tant que chronomètre. (117, p. 42)

Slusher (117) a tort encore une fois. Il a utilisé une analogie invalide et est arrivé à une conclusion erronée. ⁵⁴Fe et ⁵⁸Fe sont des isotopes naturels du fer dont l'abondance est de 5,8 et 0,3 pour cent, respectivement, du fer total. Tout ce qu'un graphique du rapport ⁵⁴Fe/⁸⁶Sr versus le rapport ⁵⁸Fe/⁸⁶Sr démontre, c'est que (1) le rapport Fe/Sr n'est pas constant, et (2) la teneur en ⁵⁴Fe augmente avec la teneur en ^S8Fe ; les deux sont des résultats attendus. La pente de la ligne dans un tel graphique est simplement le rapport d'abondance naturelle ⁵⁴Fe/⁵⁸Fe. Le même type de ligne sera obtenu en traçant n'importe quel paires d'isotopes naturels du même élément normalisés par n'importe quel isotope non radiogénique, y compris le rapport ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr versus le rapport ⁸⁵Rb/⁸⁶Sr. Contrairement à l'affirmation de Slusher (117), ces graphiques ne démontrent que des variations élémentaires dans la nature, et non une fractionnement isotopique, et ils n'ont rien à voir avec la validité de l'isochrone Rb-Sr.

L'isochrone Rb-Sr diffère de l'analogie de Slusher (117) d'une manière très importante ; à savoir, le rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr dans un système, tracé sur l'ordonnée (Figure 2), ne peut varier que par la désintégration radioactive du ⁸⁷Rb, tracé sur l'abscisse, au fil du temps. En comparant le diagramme isochrone Rb-Sr avec le diagramme Fe/Sr de Cook, Slusher (117) ne fait que montrer qu'il ne comprend ni l'un ni l'autre.

3. Isochrones et lignes de mélange

Arndts et Overn (8) et Kramer et d'autres (78) affirment que les isochrones Rb-Sr sont le résultat d'un mélange, plutôt que du déclin du ⁸⁷Rb sur de longues périodes :

Il est clair que le mélange de matériaux préexistants produira une série linéaire de rapports isotopiques. Nous n'avons pas besoin d'assumer que les isotopes, supposés être des isotopes fils, ont en fait été produits dans la roche par désintégration radioactive. Ainsi, l'hypothèse d'âges immenses n'a pas été prouvée.

Les lignes droites, qui semblent rendre la datation radiométrique significative, peuvent facilement être considérées comme le résultat d'un simple mélange. (8, p. 6)

Ces auteurs notent qu'il est mathématiquement possible de tracer une droite sur un diagramme d'isochrone Rb-Sr en mélangeant, dans diverses proportions, deux extrêmes de compositions différentes en ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr et ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr.

Un test parfois employé pour vérifier le mélange consiste à tracer le ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr en fonction de 1/Sr (49). Ce graphique montre si le rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr varie systématiquement avec la teneur en Sr des divers échantillons analysés, comme ce serait le cas si l'isochrone était due au mélange plutôt qu'à la décroissance radioactive au fil du temps. Kramer et autres (78) ont analysé les données de 18 isochrones Rb-Sr publiées dans la littérature scientifique en traçant le rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr en fonction de 1/Sr et en calculant le coefficient de corrélation (C.C.) pour tester les relations linéaires :

Nous avons constaté que 8 (44 %) avaient un C.C. supérieur à 0,9 ; 5 supplémentaires (28 %) avaient un C.C. supérieur à 0,8 ; 1 supplémentaire (6 %) avait un C.C. supérieur à 0,7 ; 2 supplémentaires (11 %) avaient un C.C. supérieur à 0,6 ; et 2 (11 %) avaient un C.C. inférieur à 0,5 …

Cette étude préliminaire de la littérature évolutionniste récente suggérerait qu'il existe de nombreuses isochrones Rb-Sr publiées dont les âges allégués sont de plusieurs centaines de millions d'années, qui répondent facilement aux critères de mélange, et sont donc plus péremptoirement indicatives d'une origine récente. (78, p.2)

Tandis qu'un tracé linéaire sur un diagramme de ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr versus 1/Sr est une conséquence nécessaire du mélange, ce n'est pas un test suffisant pour le mélange. Kramer et autres (78) ainsi qu'Arndts et Overn (8) sont arrivés à une conclusion incorrecte car ils ont ignoré plusieurs faits importants concernant la géochimie des systèmes Rb-Sr et la systématique des isochrones.

D'abord, les propriétés chimiques du rubidium et du strontium sont très différentes, et donc leur comportement dans les minéraux est dissimilaire. Ce sont tous deux des éléments traces et ils forment rarement des minéraux de leur propre fait. Le rubidium est un métal alcalin, avec une valence de +1 et un rayon ionique de 1,48 Å. Il est chimiquement similaire au potassium et tend à se substituer à cet élément dans les minéraux dans lesquels le potassium est un constituant majeur, tels que le feldspath potassique et les micas muscovite et biotite. Le strontium, en revanche, est un élément alcalino-terreux, avec une valence de +2 et un rayon ionique de 1,13 Å. Il se substitue couramment au calcium dans les minéraux de calcium, tels que les feldspaths plagioclases. Les propriétés chimiques du rubidium et du strontium sont si dissimilaires que les minéraux qui acceptent facilement le rubidium dans leur structure cristalline tendent à exclure le strontium et vice versa. Ainsi, le rubidium et le strontium dans les minéraux tendent à être inversement corrélés ; les minéraux riches en rubidium sont généralement pauvres en strontium et vice versa. Parce que les minéraux riches en rubidium auront également des rapports ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr plus élevés au sein d'une période donnée que ceux pauvres en rubidium (voir Figure 2), le rapport ⁸⁷Sr/8^6Sr est couramment inversement corrélé avec la teneur en Sr. Ainsi, les données d'isochrones de minéraux et de roches montreront couramment une relation quasi-linéaire sur un diagramme de 87Sr/86Sr versus 1/Sr, avec le rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr augmentant avec l'augmentation de 1/Sr. Cette relation, cependant, est une conséquence naturelle du comportement chimique du rubidium et du strontium dans les minéraux et de la désintégration de ⁸⁷Rb en ⁸⁷Sr au fil du temps, et n'a rien à voir avec le mélange.

Deuxièmement, le mélange est un processus mécanique qui n'est physiquement possible que dans les systèmes rocheux où deux ou plusieurs composants ayant des compositions chimiques et isotopiques différentes sont disponibles pour le mélange. Les exemples incluent le mélange des eaux de deux rivières, le mélange de sédiments provenant de deux roches sources différentes, et la contamination de la lave du manteau par des interactions avec les roches crustales à travers lesquelles elle se déplace vers la surface. Le mélange dans de tels systèmes a été observé (49, 70), mais la méthode Rb-Sr est rarement utilisée sur ces systèmes. La méthode d'isochrone Rb-Sr est le plus couramment utilisée sur les roches magmatiques, qui se forment par refroidissement à partir d'un liquide. La composition minérale et la séquence de formation des minéraux sont régies par des lois chimiques et ne impliquent pas de mélange. De plus, un magma rocheux ne contient pas de membres isotopiques extrêmes qui puissent être mécaniquement mélangés dans des proportions différentes dans les divers minéraux à mesure qu'ils se forment, ni de tels membres extrêmes ne pourraient être préservés s'ils étaient injectés dans un magma.

Troisièmement, comment un membre final avec un rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr élevé pourrait-il exister si ce rapport ne devait pas ultimement provenir de la désintégration de ⁸⁷Rb au fil du temps ? Même si les isochrones étaient le résultat d'un mélange — ce qui n'est pas le cas — l'existence d'un membre final avec un rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr élevé indiquerait le passage de milliards d'années.

Quatrièmement, si les isochrones étaient le résultat d'un mélange, environ la moitié d'entre elles devraient avoir des pentes négatives. En fait, les pentes négatives sont extrêmement rares et se limitent à ces types de systèmes, mentionnés ci-dessus, dans lesquels le mélange mécanique est possible et évident.

Enfin, il existe de nombreux isochrones qui ne montrent pas de corrélation positive sur un diagramme du ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr versus 1/Sr. Un exemple est la météorite Juvinas (Figure 3). Un tracé du rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr versus 1/Sr pour cette météorite (Figure 7) montre clairement qu'il n'y a pas de relation linéaire. Ainsi, même en utilisant les critères développés par Arndts et Overn (8) et Kramer et autres (78), l'isochrone de 4,6 milliards d'années pour Juvinas doit être acceptée comme représentant un âge de cristallisation valide.

Figure 7: ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio versus 1/Sr for the meteorite Juvinas. The absence of a linear relation proves that the isochron shown in Figure 3 could not be due to mixing. Data from Allegre and others (3).

Pour cette raison, les arguments avancés par Arndts et Overn (8) et par Kramer et d'autres (78) reposent sur des prémisses qui sont géochimiquement et logiquement erronées, et leur conclusion selon laquelle les isochrones sont dues à un mélange plutôt qu'à la désintégration du ⁸⁷Rb au cours du temps géologique est incorrecte.

Instrumentation

La radioactivité du carbone-14 est très faible et, même avec toutes ses hypothèses douteuses, la méthode n'est pas applicable aux échantillons qui remonteraient à 10 000 à 15 000 ans. Dans ces intervalles de temps, la radioactivité émise par le carbone-14 deviendrait si faible qu'elle ne pourrait pas être mesurée avec les meilleurs instruments. Des affirmations ont été faites selon lesquelles la datation peut être effectuée jusqu'à 40 000 à 70 000 ans, mais il semble hautement improbable que les instruments puissent mesurer l'activité des petites quantités de C¹⁴ qui seraient présentes dans un échantillon d'âge supérieur à 15 000 ans. (117, p. 45)

Cette affirmation était aussi fausse lorsqu'elle a été écrite pour la première fois en 1973 (117, édition 1973, p. 35) qu'elle l'est aujourd'hui. Les instruments de comptage modernes, disponibles depuis plus de deux décennies, sont capables de compter l'activité du ¹⁴C dans un échantillon aussi vieux que 35 000 ans dans un laboratoire ordinaire, et aussi vieux que 50 000 ans dans des laboratoires construits avec un blindage spécial contre le rayonnement cosmique. De nouvelles techniques utilisant des accélérateurs et des spectromètres de masse hautement sensibles, actuellement au stade expérimental, ont repoussé ces limites à 70 000 ou 80 000 ans et pourraient les étendre au-delà de 100 000 ans dans un avenir proche.

CONSTANCY OF RADIOACTIVE DECAY

Création Les « scientifiques » affirment couramment que le processus de désintégration radioactive n'est pas constant. Avant d'aborder certains de leurs arguments, il est utile de discuter brièvement des types de désintégration radioactive et des preuves que la désintégration est constante sur l'étendue des conditions subies par les roches accessibles aux scientifiques.

La plupart des désintégrations radioactives impliquent l'éjection d'une ou plusieurs particules subatomiques du noyau. La désintégration alpha se produit lorsqu'une particule alpha (un noyau d'hélium), composée de deux protons et deux neutrons, est éjectée du noyau de l'isotope parent. La désintégration bêta implique l'éjection d'une particule bêta (un électron) du noyau. Les rayons gamma (très petits paquets d'énergie) sont le moyen par lequel un atome se débarrasse de son excès d'énergie. Étant donné que ces types de désintégration radioactive se produisent spontanément dans le noyau d'un atome, les taux de désintégration sont essentiellement insensibles aux conditions physiques ou chimiques. Les raisons en sont que les forces nucléaires agissent sur des distances beaucoup plus petites que celles séparant les noyaux, et que les quantités d'énergie impliquées dans les transformations nucléaires sont bien supérieures à celles impliquées dans les réactions chimiques normales ou les conditions physiques normales. Pour le dire autrement, la « colle » qui maintient le noyau ensemble est extrêmement efficace, et le noyau est bien isolé du monde extérieur par le nuage d'électrons entourant chaque atome. Cette combinaison de la force de liaison nucléaire et de l'isolation du noyau est la raison pour laquelle les scientifiques doivent utiliser des accélérateurs puissants ou des réacteurs atomiques pour pénétrer et induire des changements dans les noyaux des atomes.

Un grand nombre d'expériences ont été menées dans le but de modifier les taux de désintégration radioactive, mais ces expériences ont systématiquement échoué à produire des changements significatifs. Il a été constaté, par exemple, que les constantes de désintégration sont identiques à une température de 2000°C ou à une température de -186°C et sont les mêmes dans le vide ou sous une pression de plusieurs milliers d'atmosphères. Les mesures des taux de désintégration sous des champs gravitationnels et magnétiques différents ont également donné des résultats négatifs. Bien que des changements dans les taux de désintégration alpha et bêta soient théoriquement possibles, la théorie prédit également que de tels changements seraient très faibles (42) et n'affecteraient donc pas les méthodes de datation. Dans certaines conditions environnementales, les caractéristiques de désintégration du ¹⁴C, du ⁶⁰Co et du ¹³⁷Ce, qui se désintègrent tous par émission bêta, s'écartent légèrement de la distribution aléatoire idéale prédite par la théorie actuelle (5, 6), mais aucun changement dans les constantes de désintégration n'a été détecté.

Il existe un quatrième type de désintégration qui peut être affecté par des conditions physiques et chimiques, bien que très légèrement. Ce type de désintégration est la capture électronique (e.c. ou K-capture), au cours de laquelle un électron orbital est capturé par le noyau et un proton est converti en neutron. Puisque ce type de désintégration implique une particule en dehors du noyau, le taux de désintégration peut être affecté par les variations de la densité électronique près du noyau de l'atome. Par exemple, la constante de désintégration du ⁷Be dans différents composés chimiques du béryllium varie jusqu'à 0,18 % (42, 64,). Le seul isotope d'intérêt géologique qui subit une désintégration par e.c. est le ⁴⁰K, qui est l'isotope parent dans la méthode K-Ar. Les mesures du taux de désintégration du ⁴⁰K dans différentes substances sous diverses conditions indiquent que les variations de l'environnement chimique et physique n'ont aucun effet détectable sur sa constante de désintégration par e.c.

Un autre type de désintégration pour lequel de petites variations de taux ont été observées est la conversion interne (CI). Cependant, lors de la conversion interne, le noyau d'un atome passe d'un état d'énergie à un état d'énergie inférieur ; il ne s'agit d'aucune transmutation élémentaire et est, par conséquent, de peu de pertinence pour les méthodes de datation radiométrique.

Slusher (115, p. 283) indique que « il existe d'excellentes preuves de laboratoire selon lesquelles les influences externes peuvent modifier les taux de désintégration », mais les exemples qu'il cite sont soit des désintégrations IC soit des désintégrations e.c. avec des variations extrêmement faibles des taux. Par exemple, dans la première (1973) édition de son monographie sur la datation radiométrique, Slusher (117) affirme que le taux de désintégration du ⁵⁷Fe a été modifié jusqu'à 3 % par des champs électriques ; cependant, il s'agit d'une désintégration IC, et le ⁵⁷Fe reste du fer. Notez, cependant, qu'une variation de 3 % des constantes de désintégration de nos horloges radiométriques laisserait toujours la conclusion inévitable que la Terre a plus de 4 milliards d'années. DeYoung (37) liste 20 isotopes dont les taux de désintégration ont été modifiés par des conditions environnementales, évoquant la possible signification de ces changements pour la géochronologie, mais les seules variations significatives concernent les isotopes qui se « désintègrent » par conversion interne. Ces changements sont sans rapport avec les méthodes de datation radiométrique.

Morris (92) soutient que les neutrons libres pourraient modifier les taux de désintégration, mais ses arguments montrent qu'il ne comprend ni les réactions neutroniques ni la désintégration radioactive. Les réactions neutroniques ne modifient pas les taux de désintégration mais, au contraire, transmutent un nucléide en un autre. Le résultat de la réaction dépend des propriétés de l'isotope cible et de l'énergie du neutron pénétrant. Il n'existe aucune réaction neutronique qui produise le même résultat que soit la désintégration bêta ou la désintégration alpha. Une réaction (n,p) (neutron entrant, proton sortant) produit le même changement dans le noyau d'un atome que la désintégration bêta, mais il n'y a tout simplement pas assez de neutrons libres dans la nature pour affecter l'un des isotopes utilisés dans la datation radiométrique. S'il existait assez de neutrons libres, ils produiraient d'autres transformations nucléaires mesurables dans les éléments communs qui indiqueraient clairement la survenue d'un tel processus. Aucune telle transformation n'a été trouvée, et donc les affirmations de Morris sont démontrées fausses.

Morris (92) suggère également que les neutrinos pourraient modifier les taux de désintégration, citant un article de Jueneman (72) paru dans Industrial Research. Le sous-titre des articles de Jueneman, qui paraissent régulièrement, est, à juste titre, « Spéculation scientifique ». Il spécule que les neutrinos libérés lors d'une explosion de supernova pourraient avoir « réinitialisé » tous les horloges radiométriques. Jueneman décrit une hypothèse hautement spéculative qui expliquerait la désintégration radioactive par interaction avec les neutrinos plutôt que par désintégration spontanée, et il note qu'un événement qui augmenterait temporairement le flux de neutrinos pourrait « réinitialiser » les horloges. Jueneman, cependant, ne propose pas que les taux de désintégration seraient modifiés, ni il ne précise comment les horloges seraient réinitialisées ; en outre, il n'existe aucune preuve à l'appui de sa spéculation. Les neutrinos sont des particules émises lors de la désintégration bêta. Ils n'ont pas de charge et une masse de repos très faible ou peut-être nulle. Leur existence a été proposée par Wolfgang Pauli en 1931 pour expliquer pourquoi les particules bêta sont émises avec une large gamme d'énergies à partir d'un même isotope, plutôt qu'avec une énergie constante ; l'énergie « manquante » est emportée par le neutrino. Étant donné qu'ils n'ont pas de charge et très peu ou pas de masse, les neutrinos n'interagissent pas beaucoup avec la matière — la plupart traversent l'impunément la Terre — et ils ne peuvent être détectés expérimentalement que avec beaucoup de difficulté. La probabilité que les neutrinos puissent avoir quelque effet sur les taux de désintégration ou produire des transmutations nucléaires en quantités suffisantes pour avoir un effet significatif sur nos horloges radiométriques est extrêmement faible.

Slusher (117) et Rybka (110) proposent également que les neutrinos peuvent modifier les taux de désintégration, en citant une hypothèse de Dudley (40) selon laquelle la désintégration est déclenchée par des neutrinos dans une « mer de neutrinos » et que les variations du flux de neutrinos pourraient affecter les taux de désintégration. Cet argument a été réfuté par Brush (20), qui souligne que l'hypothèse de Dudley nécessite non seulement de rejeter à la fois la relativité et la mécanique quantique, deux des théories les plus spectaculairement réussies de la science moderne, mais qu'elle est également contredite par des expériences récentes. Dudley lui-même rejette les conclusions tirées de son hypothèse par Slusher (117) et Rybka (110), notant que les changements observés dans les taux de désintégration sont insuffisants pour modifier l'âge de la Terre de plus de quelques pourcents (Dudley, communication personnelle, 1981, cité dans 20, p. 51). Ainsi, même si Slusher et Rybka avaient raison — ce qu'ils ne sont pas — l'âge mesuré de la Terre dépasserait toujours 4 milliards d'années.

Slusher (115, 117) et Rybka (110) affirment également que les preuves issues des halos pleochroïques⁶ indiquent que les taux de désintégration n'ont pas été constants au fil du temps :

… les géologues évolutionnistes ont longtemps ignoré les preuves de la variabilité des rayons des halos pleochroïques, ce qui montre que les taux de désintégration ne sont pas constants et nieraient ainsi que certains éléments radioactifs tels que l'uranium puissent servir d'horloges. (115, p. 283)

Cependant, dans une revue du sujet, Gentry (52) conclut que les données issues des études sur les halos pleochroïques sont inconclusives sur ce point — les incertitudes des mesures et d'autres facteurs sont trop grandes.

Rybka (110) soutient que les preuves expérimentales suggèrent que les taux de désintégration ont changé au fil du temps :

Deux cas où il semble que la demi-vie augmente avec le temps sont les suivants. Glasstone (1950) indique une demi-vie pour le Protactinium 231 de 3,2 × 10⁴ ans, tandis que Kaplan (1962) la donne à 3,43 × 10⁴ ans. Pour la demi-vie du Radium 223, Glasstone indique 11,2 jours, alors que Kaplan indique 11,68 jours. (110, p. ii)

L'analyse de la situation de Rybka (110), cependant, est erronée. Il a échoué à considérer toutes les données.

Les différentes valeurs des demi-vies du ²²³Ra et du ²³¹Pa rapportées dans la littérature depuis 1918 sont présentées dans le Tableau 3. Il est clair qu'il n'y a pas d'augmentation des valeurs en fonction du temps. Les différences entre les demi-vies rapportées sont la conséquence d'améliorations des méthodes et des instruments, ainsi que de la rigueur avec laquelle les mesures individuelles ont été effectuées. Par exemple, Kirby et d'autres (74) argumentent de manière convaincante que les mesures de la demi-vie du ²²³Ra rapportées entre 1953 et 1959 (Tableau 3) ont souffert de méthodes expérimentales inadéquates et ne sont pas définitives. Kirby et ses collègues ont mesuré soigneusement cette demi-vie par deux méthodes différentes et obtenu des valeurs de 11,4347 ± 0,0011 jours et 11,4267 ± 0,0062 jours. La moyenne pondérée de ces deux mesures est de 11,4346 ± 0,0011 jours, ce qui constitue actuellement la meilleure valeur pour la demi-vie du ²²³Ra. Je dois également mentionner que les deux références citées par Rybka sont des manuels, et non les publications dans lesquelles les données originales ont été rapportées ; les dates de publication de ces textes ne reflètent donc pas les années où les mesures ont été effectuées ou rapportées.

Rybka (110) explore également les conséquences d'un changement hypothétique dans le temps de la constante de désintégration, mais ses résultats sont dus uniquement à ses modifications arbitraires de la formule de désintégration — des modifications pour lesquelles il n'existe ni base théorique ni la moindre preuve physique.

En résumé, les tentatives des « scientifiques » créationnistes d'attaquer la fiabilité de la datation radiométrique en invoquant des variations des taux de désintégration sont infondées. Aucune variation n'a été observée dans les constantes de désintégration des isotopes utilisés pour la datation, et les modifications induites dans les taux de désintégration d'autres isotopes radioactifs sont négligeables. Ces observations sont cohérentes avec la théorie, qui prédit que de telles variations devraient être très faibles. Toute inexactitude dans la datation radiométrique due à des changements de taux de désintégration ne peut atteindre, au plus, quelques pourcents.

PRÉCISION DES CONSTANTES

Plusieurs auteurs créationnistes ont critiqué la fiabilité de la datation radiométrique en affirmant que certaines constantes de désintégration, en particulier celles du ⁴⁰K, ne sont pas bien connues (28, 29, 92, 117). Une affirmation courante est que ces constantes sont « manipulées » pour faire coïncider les résultats ; par exemple :

Le si fameux « rapport de branchement », qui détermine la quantité de produit de désintégration qui devient de l'argon (au lieu de calcium) est inconnu avec une marge d'erreur pouvant atteindre 50 pour cent. Étant donné que le taux de désintégration est également incertain, les valeurs de ces constantes sont choisies de manière à établir une corrélation aussi étroite que possible entre les âges au potassium et les âges à l'uranium. (92, p. 145)

Il semble y avoir certaines difficultés à déterminer les constantes de désintégration pour le système K⁴⁰-Ar⁴⁰. Les géochronologues utilisent le rapport de branchement comme une constante semi-empirique et ajustable qu'ils manipulent plutôt que d'utiliser une demi-vie précise pour le K⁴⁰. (117, p. 40)

Ces déclarations auraient été vraies dans les années 1940 et le début des années 1950, lorsque la méthode K-Ar était d'abord testée, mais elles ne l'étaient pas lorsque Morris (92) et Slusher (117) les ont rédigées. Vers la mi- à la fin des années 1950, les constantes de désintégration et le rapport de branchement du ⁴⁰K étaient connus à quelques pourcents près grâce à des expériences de comptage direct en laboratoire (2). Aujourd'hui, toutes les constantes pour les isotopes utilisés dans la datation radiométrique sont connues avec une précision supérieure à 1 pourcent. Morris (92) et Slusher (117) ont sélectionné des informations obsolètes à partir de la littérature ancienne et ont tenté de les présenter comme l'état actuel des connaissances.

Malgré les affirmations de Cook (28, 29), Morris (92), Slusher (115, 117), DeYoung (37) et Rybka (110), ni les taux de désintégration ni les constantes d'abondance ne constituent une source d'erreur significative dans aucune des principales méthodes de datation radiométrique. Le lecteur peut facilement se convaincre de ce point en consultant le rapport de Steiger et Jaeger (124) et les références citées dans celui-ci.

RÉACTIONS AUX NEUTRONS ET RAPPORTS DES ISOTOPES DU PLOMB

Les corrections de réactions neutroniques dans la série U-Th-Pb réduisent les « âges » de plusieurs milliards d'années à quelques milliers d'années, car la plupart du Pb peut être attribuée à des réactions neutroniques plutôt qu'à la désintégration radioactive. (117, p. 54)

Des énoncés similaires à celui-ci par Slusher (117) sont également avancés par Morris (92). Ces énoncés découlent d'un argument développé par Cook (28) qui implique l'utilisation d'hypothèses incorrectes et de données inexistantes.

L'argument de Cook (28), repris dans certains détails par Morris (92) et Slusher (117), repose sur des mesures isotopiques de l'uranium et du plomb effectuées à la fin des années 1930 et au début des années 1950 sur des échantillons de minerai d'uranine provenant de Shinkolobwe, Katanga et du lac Martin, au Canada. Ici, j'utilise l'exemple du Katanga pour montrer les erreurs fatales dans la proposition de Cook (28).

À la fin des années 1930, Nier (100) a publié des analyses isotopiques du plomb sur 21 échantillons de minerai d'uranium provenant de 14 localités en Afrique, en Europe, en Inde et en Amérique du Nord, et a calculé des âges simples U-Pb pour ces échantillons. Certains de ces données ont été plus tard compilées dans le livre de Faul (46) que Cook (28) cite comme source de ses données. Tableau 4 liste les données pour un échantillon typique. Cook note l'absence apparente de thorium et de ²⁰⁴Pb, et la présence de ²⁰⁸Pb. Il raisonne que le ²⁰⁸Pb ne pouvait pas provenir de la désintégration du ²³²Th car le thorium est absent, et ne pouvait pas être du plomb commun car le ²⁰⁴Pb, qui est présent dans tout le plomb commun, est absent. Il raisonne que le ²⁰⁸Pb dans ces échantillons ne pouvait avoir été originaire que par des réactions de neutrons avec le ²⁰⁷Pb et que le ²⁰⁷Pb, par conséquent, serait également créé à partir du Pb-206 par des réactions similaires :

Cook (28) propose ensuite que ces effets nécessitent des corrections aux rapports isotopiques du plomb mesurés, comme suit : (1) le ²⁰⁶Pb perdu par conversion en ²⁰⁷Pb doit être réajouté au ²⁰⁶Pb ; (2) le ²⁰⁷Pb perdu par conversion en ²⁰⁸Pb doit être réajouté au ²⁰⁷Pb ; et (3) le ²⁰⁷Pb gagné par conversion à partir de ²⁰⁶Pb doit être soustrait du ²⁰⁷Pb. Il présente une équation pour effectuer ces corrections :

basé sur l'hypothèse que les sections efficaces de capture neutronique⁷ pour ²⁰⁶Pb et ²⁰⁷Pb sont égales, une hypothèse que Cook (28) qualifie de « raisonnable ». Cook remplace ensuite les valeurs moyennes (qui diffèrent légèrement des valeurs listées dans Tableau 4) pour les analyses de Katanga dans son équation et calcule un rapport corrigé⁸:

Ce calcul est répété à la fois par Morris (92) et Slusher (117). Cook (28), Morris (92) et Slusher (117) notent tous que ce rapport est proche du rapport de production actuel de ²⁰⁶Pb et ²⁰⁷Pb à partir de ²³⁸U et ²³⁵U, respectivement, et concluent, par conséquent, que les minerais de Katanga sont très jeunes, pas vieux. Par exemple, Slusher (117) énonce :

Ce rapport corrigé indique que l'âge corrigé devrait être pratiquement nul puisque Pb²⁰⁶/Pb²⁰⁷ = 21,5 pour le plomb radiogénique moderne. (117, p. 36)

Même si la logique de Cook (28) peut, à première vue, sembler raisonnable et simple, elle souffre de plusieurs défauts fondamentaux graves. Premièrement, le ²⁰⁴Pb n'est pas absent dans les échantillons de Katanga ; il a simplement été non mesuré ! Dans son rapport, Nier (100) déclare :

En réalité, dans 20 des 21 échantillons examinés, la quantité de plomb commun est si faible qu'il n'est pas nécessaire de tenir compte des variations de sa composition. Dans un certain nombre d'échantillons où l'abondance du ²⁰⁴Pb était très faible, aucune tentative n'a été faite pour mesurer sa quantité, car cette détermination ne présenterait aucune valeur particulière. (100, p. 156)

Apparemment, ni Cook (28), ni Morris (92), ni Slusher (117) n'ont pris la peine de lire le rapport complet de Nier (100) et ont interprété à tort le tiret pour ²⁰⁴Pb dans le tableau de Faul (46) comme « zéro », alors qu'en réalité, cela signifie « non mesuré ».

Deuxièmement, les sections efficaces de capture neutronique pour le ²⁰⁶Pb et le ²⁰⁷Pb ne sont pas égales, comme Cook le suppose (28), mais diffèrent d'un facteur de 24 (0,03 barn pour le ²⁰⁶Pb, 0,72 barn pour le ²⁰⁷Pb^‡). Cette discordance a un effet significatif sur les résultats du calcul de Cook (28). Le Tableau 5 compare les résultats des trois méthodes de calcul de l'âge — la méthode correcte, la méthode de Cook (28) et la méthode de Cook avec les sections efficaces nucléaires correctes — en utilisant les valeurs actuelles les plus acceptées pour le taux de désintégration de l'uranium et les constantes d'abondance. L'âge radiométrique correct est, bien sûr, la valeur scientifique de 622 millions d'années. Lorsque le calcul de Cook (28) est effectué avec une prise en compte appropriée des sections efficaces de capture neutronique inégales du ²⁰⁶Pb et du ²⁰⁷Pb, l'âge calculé résultant est en fait plus ancien que la valeur scientifique, de sorte que même si de telles réactions neutroniques avaient eu lieu, l'effet serait l'inverse de celui revendiqué par Cook (28). Notez également que même le calcul incorrect de Cook (28) donne un âge de 70 millions d'années, et non « pratiquement zéro » comme l'affirme Slusher (117).

Le troisième problème avec la proposition de Cook est qu'il n'y a pas assez de neutrons libres disponibles dans la nature, même dans les minerais d'uranium, pour provoquer des effets significatifs. Ce fait est facilement reconnu par Cook :

Malgré les preuves que le flux de neutrons n'est qu'un millionième de ce qu'il devrait être pour expliquer des effets (n, ) appréciables, il existe plusieurs exemples bien documentés qui semblent démontrer la réalité de ce schéma. (28, p. 54)

Les exemples sont, bien sûr, ceux de Katanga et du lac Martin.

Ainsi, la proposition et les calculs de Cook (28), enthousiastement approuvés par Morris (92) et Slusher (117), reposent sur des données qui n'existent pas et sont, en outre, gravement défectueuses en raison d'hypothèses manifestement fausses.

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¹ Un isolé est un système dans lequel ni la matière ni l'énergie n'entrent ou ne sortent. Un fermé système est un système dans lequel seule la matière n'entre ni ne sort. Un système qui n'est pas fermé est un ouvert système. Un « système » peut être de toute taille, y compris très petite (comme un grain minéral) ou très grande (comme l'univers entier). Pour la datation radiométrique, le système, généralement une roche ou certains grains minéraux spécifiques, n'a besoin d'être fermé que pour les isotopes parents et filles.

² Environ un pour cent de l'atmosphère terrestre est de l'argon, dont 99,6 % est ⁴⁰Ar.

³ Ces chemins seront à un angle de 45° si les échelles sur les abscisses et les ordonnées sont identiques.

⁴ La technique ⁴⁰Ar/³⁹Ar est une variation analytique de la datation K-Ar. La validité des âges obtenus par cette technique peut être vérifiée à partir des données seules d'une manière analogue à la méthode d'isochrone Rb-Sr discutée ci-dessus. Pour plus d'informations sur la datation ⁴⁰Ar/³⁹Ar, voir Dalrymple (32).

⁵ Des constantes améliorées ont été adoptées à l'échelle mondiale en 1976 (124).

⁶ Les halos pleochroïques sont des anneaux de zones décolorées entourant des inclusions radioactives dans certains minéraux. La décoloration est causée par les dommages radiatifs aux cristaux par des particules subatomiques. Les rayons de ces anneaux sont proportionnels aux énergies des particules.

⁷ Une section efficace de réaction nucléaire, exprimée en unités de surface (barns), est simplement une mesure de la probabilité que la particule en question pénètre le noyau de l'isotope cible et provoque la réaction en question.

⁸ Les valeurs et l'équation donnent en réalité un résultat de 21,3. Cook a publié un résultat de 21,1. J'ai utilisé le résultat de Cook pour assurer la cohérence.

^‡ Note de Jon Fleming, 2005 : Dalrymple ne fournit pas de référence pour ses valeurs de coupe transversale. Elles ne diffèrent pas significativement des valeurs modernes, telles que les 26,6±1,2 mb pour ²⁰⁶Pb et 610±30 mb pour ²⁰⁷Pb signalées dans J. C. Blackmon, S. Raman, J. K. Dickens, R. M. Lindstrom, R. L. Paul, J. E. Lynn, « Capture de neutrons thermiques par ²⁰⁸Pb », Physical Review C v65 #4 045801 (2002). Résumé (incluant les chiffres cités) à http://link.aps.org/abstract/PRC/v65/e045801, consulté le 6 décembre 2005.

^† Note de Jon Fleming, 2005 : Dalrymple ne présente pas les détails de sa dérivation. Voir « Addendum : Dérivation de l'équation de correction de la réaction neutronique » pour la dérivation de l'équation à laquelle Dalrymple fait référence.

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