Datation par l'uranium-plomb

L'uranium naturel est formé majoritairement de deux isotopes, ${\displaystyle {}_{92}^{235}{\rm {U}}}$ et ${\displaystyle {}_{92}^{238}{\rm {U}}}$. L'isotope ${\displaystyle {}_{92}^{234}{\rm {U}}}$ est présent en quantité plus faible, mais mesurable, habituellement par spectrométrie de masse (TIMS), ou par spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif multicollection.

Les autres isotopes de l'uranium ne sont pas présents dans les échantillons terrestres normaux (sauf dans le site de l'ancien réacteur nucléaire naturel d'Oklo). Ils sont produits dans des réacteurs nucléaires, mais sont utilisés comme traceurs dans la méthode de dosage de l'uranium par dilution isotopique.

L'uranium 235 se désintègre avec une demi-vie de 700 millions d'années environ ; son produit final de désintégration, stable, est le plomb 207. L'uranium 238 se désintègre avec une demi-vie d'environ 4,5 milliards d'années ; son produit final de désintégration est le plomb 206.

Dans des minéraux qui initialement ne contenaient pas de plomb, mais dont le réseau cristallin pouvait intégrer des atomes d'uranium (minéraux comme le zircon, la monazite, la titanite, et quelques autres), la mesure des rapports ²⁰⁷Pb/²³⁵U et ²⁰⁶Pb/²³⁸U permet de dater la formation du minéral, les deux mesures aboutissant à des dates dont la concordance permet de s'assurer de la fiabilité de la méthode (courbe de référence, la concordia, dans un diagramme concordia-discordia de rapports isotopiques croissants).

Cette méthode peut être utilisée pour dater des roches qui se sont cristallisées (à une température de fermeture de 760 à 900 °C pour le zircon) il y a entre environ 1 million d'années et plus de 4,5 milliards d'années, avec une précision comprise entre seulement 0,1 et 1 %[1] - [2].