Présentation de la géochimie Sr-Nd-Hf
Les isotopes radiogéniques à vie longue – en particulier le strontium (Sr), le néodyme (Nd) et le hafnium (Hf)– ont été largement utilisés dans les domaines des sciences de la croûte terrestre et du système terrestre pour étudier l’évolution des roches ignées et métamorphiques, le suivi des sources de sédiments, les régimes d’altération continentaux, la provenance de la poussière, les apports hydrothermaux aux océans ainsi que les modèles de circulation océanique passés et présents. Ces isotopes radiogéniques à vie longue se caractérisent par une décroissance lente de l’isotope mère par rapport à l’âge du système solaire.
Les espèces isotopiques du Strontium (Sr), du Néodyme (Nd), du Hafnium (Hf) et du Plomb (Pb) couramment utilisées dans les études géochimiques
Le strontium possède quatre isotopes naturels (88Sr, 87Sr, 86Sr, 84Sr), avec des abondances d’environ 83 %, 7 %, 10 % et < 1 %, respectivement. Le strontium-87 est produit par la désintégration bêta du 87Rb avec une demi-vie de 48,8 milliards d’années. Dans les études géologiques et environnementales, le rapport 87Sr/86Sr est généralement utilisé. Dans le système samarium-néodyme (Sm-Nd), le 147Sm se désintègre en la fille radiogénique 143Nd avec une demi-vie de 106 milliards d’années.
Plus d’informations sur les types d’échantillons et leur sélection pour l’analyse Sr-Nd-Hf.
Empreinte géochimique et suivi des sources
Le rapport 87Sr/86Sr dépend de la concentration en Rb, de l’origine géochimique et de l’âge de la roche mère. En raison de la masse élevée de Sr, le rapport est essentiellement inchangé à mesure que la roche s’altère et se déplace dans le cycle de l’eau et la chaîne alimentaire. Ainsi, le rapport 87Sr/86Sr est largement utilisé dans les empreintes géochimiques, le suivi des sources, la prédiction de la contamination et les études de migration/mobilité.
Empreinte géochimique des poussières (Sharifi et al, 2018, EPSL).
Géologie
La différenciation de Sm et Nd pendant la fonte et l’évolution du magma ainsi que la croissance interne de143Nd donne des empreintes caractéristiques 143Nd/144Nd dans les roches, qui varient en fonction de l’âge et de la lithologie.
La désintégration radioactive de 176Lu à 176Hf avec une demi-vie de 35,9 milliards d’années s’est avérée être un outil très efficace pour retracer l’histoire du système solaire et l’évolution de la croûte du manteau. La composition isotopique Nd et Hf sont généralement exprimées dans la notation epsilon (εNd et εHf), qui dénote l’écart des rapports mesurés 143Nd/144Nd et 176Hf/177Hf par rapport aux valeurs de réservoir chondritique uniforme globales (CHUR) de 0,512638 et 0,282785 respectivement en parties pour 10 000.
En savoir plus sur la systématique Sr-Nd-Hf-Pb
Source de poussière et circulation atmosphérique
Les isotopes strontium-néodyme-hafnium (Sr-Nd-Hf) sont inhérents à de nombreux contextes géologiques et ont donc été utilisés pour suivre l’origine des sédiments et de la poussière. En suivant la composition de la poussière sur la base de ces isotopes, il est possible d’identifier le cadre géologique d’origine probable.
En savoir plus sur l’Analyse d’échantillons de poussière minérale
Références
Sharifi, A., Murphy, L.N., Pourmand, A., Clement, A.C., Canuel, E.A., Beni, A.N., Lahijani, H.A., Delanghe, D. and Ahmady-Birgani, H., (2018). Early-Holocene greening of the Afro-Asian dust belt changed sources of mineral dust in West Asia. Earth and Planetary Science Letters, 481, pp.30-40. DOI: 10.1016/j.epsl.2017.10.001