Halo pléochroïque

Un halo pléochroïque, (radiohalo en anglais), est une zone microscopique sphérique de décoloration par (pléochroïsme) dans des minéraux comme la biotite qu'on trouve dans les granites et autres roches magmatiques. Le halo est une zone de dégradation radioactive causée par une inclusion de petits cristaux radioactifs dans la structure du cristal. Ces inclusions se retrouvent typiquement dans le zircon, l'apatite, ou la titanite, matériaux qui peuvent insérer de l'uranium ou du thorium au sein même de leurs structures cristallines[1]. Une explication est que la décoloration est causée par des particules alphas émises par le noyau atomique ; le rayon des sphères concentriques est proportionnel à l'énergie des particules[2].

Halo pléochroïque de cristaux de zircons dans un échantillon de biotite

Production

L'uranium 238 se désintègre suivant une chaîne de désintégration en passant par les éléments atomiques thorium, radium, radon, polonium, et plomb. Ce sont des isotopes émetteurs alpha. (Du fait de leur distribution d'énergie continue et plus large, les particules β ne peuvent pas former des anneaux distincts.)

Isotope	Demi-vie	Energie (MeV)
²³⁸U	4,47 × 10⁹ ans	4,196
²³⁴U	2,455 × 10⁵ ans	4,776
²³⁰Th	75 400 ans	4,6876
²²⁶Ra	1 599 ans	4,784
²²²Rn	3,823 jours	5,4897
²¹⁸Po	3,04 minutes	5,181
²¹⁴Po	163,7 microsecondes	7,686
²¹⁰Po	138,4 jours	5,304
²⁰⁶Pb	stable	0

Les caractéristiques finales d'un halo pléochroïque dépendent de l'isotope d'origine. La taille de chaque anneau dépend de l'énergie de désintégration alpha. Un halo pléochroïque formé par ²³⁸U a théoriquement huit anneaux concentriques, dont cinq peuvent effectivement être distingués au microscope usuel, alors qu'un halo de polonium a seulement 1, 2 ou 3 anneaux suivant l'isotope d'origine[3]. Dans les halos de ²³⁸U, ²³⁴U et ²²⁶Ra coïncident avec celui de ²³⁰Th pour former un seul anneau ; les anneaux de ²²²Rn et ²¹⁰Po se confondent également. Ces anneaux ne peuvent pas être différenciés au microscope pétrographique (polarisant)[4].

Notes et références

Gunter Faure, Principles of Isotope Geology, Wiley, 1986, 354–355 p.
G.H. Henderson et S. Bateson, « A Quantitative Study of Pleochroic Haloes, I », Proceedings of the Royal Society of London A, vol. 145, n^o 855,‎ 1934, p. 563–581 (DOI 10.1098/rspa.1934.0120 , JSTOR 2935523, Bibcode 1934RSPSA.145..563H)
B.Weber, « Halos und weitere radioaktive Erscheinungen im Wölsendorfer Fluorit (in German) », Der Aufschluss, vol. 61,‎ 2010, p. 107–118 (lire en ligne)
Dipak C. Pal, « Concentric rings of radioactive halo in chlorite, Turamdih uranium deposit, Singhbhum Shear Zone, Eastern India: a possible result of 238U chain decay », Current Science, vol. 87, n^o 5,‎ 2004, p. 662–667

Voir aussi

Bibliographie

L.G. Collins et Collins, L. G., Expanding Geospheres, Energy And Mass Transfers From Earth's Interior, Calgary, Polar Publishing Company, 1997, 128–140 p., « Polonium Halos and Myrmekite in Pegmatite and Granite »
S.A. Durrani, J.H. Fremlin et S. A. Durrani, « Polonium Haloes in Mica », Nature, vol. 278, n^o 5702,‎ 1979, p. 333–335 (DOI 10.1038/278333a0, Bibcode 1979Natur.278..333H, S2CID 4260888)
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G. H. Henderson, « A quantitative study of pleochroic haloes. V. The genesis of haloes », Proceedings of the Royal Society of London A, vol. 173, n^o 953,‎ 1939, p. 250–264 (DOI 10.1098/rspa.1939.0143 , Bibcode 1939RSPSA.173..250H)
CRC Handbook of Chemistry and Physics, London, CRC Press, 2001, 82nd éd. (ISBN 0-8493-0482-2)
C. Moazed, R. M. Spector et R. F. Ward, « Polonium Radiohalos: An Alternate Interpretation », Science, vol. 180, n^o 4092,‎ 1973, p. 1272–1274 (PMID 17759119, DOI 10.1126/science.180.4092.1272, Bibcode 1973Sci...180.1272M, S2CID 32535868)
A. L. Odom et W. J. Rink, « Giant Radiation-Induced Color Halos in Quartz: Solution to a Riddle », Science, vol. 246, n^o 4926,‎ 1989, p. 107–109 (PMID 17837769, DOI 10.1126/science.246.4926.107, Bibcode 1989Sci...246..107L, S2CID 1639793)
C Schnier, « Indications for the existence of superheavy elements in radioactive halos », Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, vol. 253, n^o 2,‎ 2002, p. 209–216 (DOI 10.1023/A:1019633305770, S2CID 120109166)
Derek York, « Polonium halos and geochronology », Eos, Transactions American Geophysical Union, vol. 60, n^o 33,‎ 1979, p. 617 (DOI 10.1029/EO060i033p00617, Bibcode 1979EOSTr..60..617Y)

Liens externes

Geology of Gentry's "Tiny Mystery", J. Richard Wakefield, Journal of Geological Education, May 1988.
Polonium Halo FAQs, TalkOrigins Archive