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Introduction :

Difficulté de dater des évènements géologiques longs et anciens.

Problématique :

Comment les dater ? Comment les ordonner les uns par rapport aux autres ?

Datation relative = consiste à ordonner les uns par rapport aux autres des structures et des événements géologiques
Evènements géologiques : sédimentation, phase de plissement, formation de faille, intrusion de pluton granitique, coulées de laves.
Observer sur le terrain, sur des cartes géologiques et sur des coupes géologiques.

I. La datation relative consiste à ordonner les uns par rapport aux autres des structures et des événements géologiques

A. La chronologie relative est basée sur quelques grands principes simples

1) principe de continuité latérale

Une même couche sédimentaire est de même âge en tous ses points.

Exemple 1 :

vue en coupe sédimentaire
Même couche

Limitation : Il peut y avoir entre des points éloignés des variations de composition au sein d'une couche déposée à un temps donné, liés à des différences de climats par exemple.

2) le principe de superposition.

De deux couches superposées, la plus basse est la plus ancienne (ou la plus haute est la plus jeune).

Exemple 1 : roches sédimentaires doc 1a page 164

Couche sédimentaire supérieure plus récente que celle inférieure

Vue en coupe

Exemple 2 : des coulées de lave

Coulée de lave supérieure, plus récente que celle inférieure

vue de dessus

Exemple 3 : Limitation : les couches ou strates ne doivent pas être trop déformées, et surtout pas renversées.

vue en coupe

Pli couché ou les couches sédimentaires sont renversées : ici la couche sédimentaire supérieure plus vieille que celle inférieure.

3) le principe de recoupement

Concerne les situations d'intersections entre des structures géologiques.
Toute structure géologique qui en affecte (qui recoupe) une autre structure géologique lui est postérieure.

à échelle de l'affleurement :

Exemple 1 : doc 2 page 171

une série de couche est recoupée par un pluton granitique, celui s'est mis en place postérieurement à la formation des roches sédimentaires.

Exemple 2 : mise en place d'un filon volcanique

Exemple 3 : doc 1c page 164 (plissement)

Exemple 4 : doc 1b page 164 (faille)

Exemple 5 : doc 2 page 165

Discordance : surface par laquelle des couches géologiques recoupe d'autres couches géologiques, plus anciennes, plissées et souvent érodées.


- à l'échelle de la lame mince : tout minéral inclus dans un autre lui est antérieur (voir chapitre 2 sur la subduction).

4) principe d'identité paléontologique

Deux couches contentant les mêmes fossiles sont de même âge.

Exemple :

Voir livre doc 4 page 167

Age de la strate contenant les fossiles de type A : silurien et dévonien
Age de la strate contenant les fossiles de type A et E : Silurien supérieur

Fossiles C : mauvais fossiles stratigraphiques car l'espèce est trop étendue dans le temps
Fossiles E : bons fossiles stratigraphiques car l'espèce peu trop étendue dans le temps

Les fossiles utilisés doivent être de bons marqueurs temporels (l'espèce doit avoir une brève durée de vie, une évolution rapide) : on parle de fossiles stratigraphiques.

B. L'application des ces principes conduit à la construction de l'échelle stratigraphique internationale

= Découpage des temps géologiques en un calendrier de référence.
Echelle de référence = échelle stratigraphique internationale.
Voir fiche méthode n°3.
Problème : aucun renseignement sur l'âge absolu. Voir La datation absolue.

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II. La datation absolue permet d'estimer l'âge et la durée des phénomènes géologiques

A. Le principe de la datation absolue (Activité n°1)

Datation absolue =

Rappel : la décroissance radioactive (revoir les notions de Physique-Chimie)

Elément père		Elément fils
= isotope radioactif P radioactif	désintégration radioactive	F + autre élément (42He, e+, e-, photon)

Soient Nt : nombre d'éléments P au temps t,
N0 : nombre d'éléments P au temps 0,
On peut écrire que : Nt = N0 e^-lt
DNt= - lD N0
avec l : constante de radioactivité,
t1/2 : temps de demi-vie (temps que met la moitié du nombre d'éléments P de l'échantillon à se désintégrer en éléments fils)
on a t1/2 = ln 2 / l l = ln 2 / t1/2

Problème :

Bilan :

La datation absolue est fondée sur la décroissance radioactive de certains éléments chimiques.
La radiochronologie exploite la relation qui existe entre les rapports isotopiques et la durée écoulée depuis la fermeture du système.

B. Le choix de l'échantillon à dater et du couple d'isotope (Activité n°2)

1) choix de l'échantillon

2) choix des radio-chronomètres

Une fois le système fermé, la quantité d'isotope père………………………………….
Ainsi on ne peut utiliser un radio-chronomètre que pour la mesure de durées allant de :

Activité 3 : détermination de l'âge d'un fragment de bois à l'aide du 14C

Quel est l'âge d'un fragment de bois dont la radioactivité est de 8,56 cpm/g ?

a) Choix de l'échantillon ?
b) Quel événement est daté ?
c) Choix du radio-chronomètre :
Réaction de désintégration radioactive :
Période :
Particularités de la datation au 14C/14N :

Application

a) Déterminer l'âge d'un fragment de bois dont la radioactivité est de 8,56 cpm/g.
- à l'aide du graphique : ……………………………
- par le calcul :

b) Retrouver sur le graphique la période du 14C.
c) Retrouver sur le graphique les limites d'utilisation du 14C.

Activité 4 : détermination de l'âge d'un basalte à l'aide du couple potassium/argon (K/Ar)

Quel est l'âge d'un basalte dont on mesure par dosage 3,311 mg de 40Ar pour 61,40 mg de 40K ?
d) choix de l'échantillon ?
e) événement est daté ?
f) choix du radio-chronomètre ?
Réaction de désintégration radioactive :
Période :
Particularités de la datation au 40K/40Ar :

Application :

Estimation de l'âge du basalte dont on a mesuré par dosage 3,311 mg de 40Ar pour 61,40 mg de 40K ?
- à l'aide du graphique :

- par le calcul :

Activité 5 : détermination de l'âge d'une roche magmatique à l'aide du couple Rubidium-Strontium (Rb/Sr)

a) Choix de l'échantillon :
b) Quel événement est daté ?
c) Choix du radio-chronomètre ?
Réaction de désintégration radioactive :
Période :
Particularité de la datation au 87Rb/86Sr :

Application :

a) Quel est l'âge de la roche dont la droite isochrone a une pente de 0,0143 ?

b) Quel est l'âge de granit breton dont on a déterminé les rapports isotopiques suivants sur différents échantillons ?

Bilan des activités 1, 2 et 3

Il n'existe pas de méthode universelle de datation pour étudier les différentes échelles de durée des temps géologiques. La méthode de datation utilisée varie selon les radio-chronomètres choisis.

Voir tableau récapitulatif page annexe (mode paysage): Cliquez sur

Conclusion II :

La chronologie absolue :

- estime l'âge des roches et des fossiles et donc permet d'estimer la durée des phénomènes biologiques.
- situe dans le temps l'échelle des temps géologiques.