Quantification of Earth's surface processes and dating using the cosmogenic radionuclides10Be, 26Al and 36Cl - Archive ouverte HAL Access content directly
Journal Articles Quaternaire Year : 2015

Quantification of Earth's surface processes and dating using the cosmogenic radionuclides10Be, 26Al and 36Cl

Quantification des processus superficiels et datation par les radionucléides cosmogéniques 10Be, 26Al et 36Cl

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Abstract

Produced in the terrestrial environment during nuclear reactions between energetic particles from the cosmic ray and the constituent atoms of the Earth’s environment, long-lived cosmogenic radionuclides such as Beryllium-10 (10Be, T1/2 ~1.4 Ma), Aluminium-26 (26Al, T1/2 ~0.7 Ma) and Chlorine-36 (36Cl, T1/2 ~0.3 Ma) allow using the fraction produced in the atmosphere to study the intensity variations of parameters that control production (solar activity and geomagnetic field) and dating on temporal scales covering the last ten million years marine and continental sedimentary deposits in which they accumulate before decreasing. Fraction produced in the crust (in situ production) precisely measurable since only twenty years, allows measuring in specific mineral fractions accumulated amount that depends on both duration of exposure to cosmic radiation and the stability of the surface studied to quantify surface processes modeling the Earth's surface and dating different types of surface markers on the time range 0.1‑5 Ma. To achieve these quantifications, a specific method able to separate the cosmogenic radionuclide of interest from its mass interfering, at least several million times more abundant, had to be developed. Based on the unambiguous characterization of both the mass number (N) and atomic number (Z), the technique of Accelerator Mass Spectrometry (AMS) applied on geosciences including reconstruct variations in the intensity of Earth's magnetic field over the past 1.3 million years, to date the fossil layer containing the skull of Sahelanthropus tchadensis (Toumaï) and to clarify the chronology of the last deglaciation in different environmental contexts.
Produits dans l’environnement terrestre lors de réactions nucléaires entre les particules énergétiques issues du rayonnement cosmique et les atomes constitutifs de cet environnement, les radionucléides cosmogéniques à vie longue tels que le Béryllium-10 (10Be, T1/2 ~1,4 Ma), l’Aluminium-26 (26Al, T1/2 ~0,7 Ma) et le Chlore-36 (36Cl, T1/2 ~0,3 Ma) permettent, en utilisant la fraction produite dans l’atmosphère, d’étudier la variation de l’intensité des paramètres qui en contrôlent la production (activité solaire et champ géomagnétique) et de dater, sur des gammes temporelles couvrant les dix derniers millions d’années, les dépôts sédimentaires marins et continentaux dans lesquels ils s’accumulent avant de décroître. La fraction produite dans la croûte terrestre (production in situ), précisément mesurable depuis seulement une vingtaine d’années, permet de quantifier les processus d’érosion fonctionnels à la surface terrestre et de dater différents types d’archives sédimentaires sur la gamme temporelle 0,1-5 Ma. Afin de réaliser ces quantifications, une méthode spécifique capable de séparer le radionucléide cosmogénique d’intérêt de ses interférents massiques, au moins plusieurs millions de fois plus abondants, a dû être développée. Basée sur la caractérisation du nombre de masse (N) et du numéro atomique (Z), la technique de Spectrométrie de Masse par Accélérateur (SMA) appliquée aux géosciences a permis de reconstituer les variations d’intensité du champ magnétique terrestre au cours des derniers 1,3 millions d’années, de dater la couche fossilifère contenant le crâne de Sahelanthropus Tchadensis (Toumaï) et de préciser la chronologie de la dernière déglaciation dans différents contextes environnementaux.
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Dates and versions

hal-01458859 , version 1 (07-02-2017)

Identifiers

Cite

A.-E. Lebatard, D.L. Bourles. Quantification des processus superficiels et datation par les radionucléides cosmogéniques 10Be, 26Al et 36Cl. Quaternaire, 2015, 26 (3), pp.193-211. ⟨10.4000/quaternaire.7339⟩. ⟨hal-01458859⟩
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