Les datations géologiques

Les datations géologiquesCours de Terminale S

Datations relatives et absolues

1mercredi 21 mars 12

Révisions

Révisions¤ Lithosphère océanique

¤ Basalte

¤ Basalte¤ Gabbros

¤ Basalte¤ Gabbros¤ Péridotites

¤ Expansion océanique

¤ Expansion océanique¤ Convergence / Divergence / convection mantellique

¤ Expansion océanique¤ Convergence / Divergence / convection mantellique¤ Dorsales

¤ Expansion océanique¤ Convergence / Divergence / convection mantellique¤ Dorsales¤ Zones de subduction

¤ Expansion océanique¤ Convergence / Divergence / convection mantellique¤ Dorsales¤ Zones de subduction¤ Zones de collision continentale

¤ Nature des roches + Exemples

¤ Nature des roches + Exemples¤ Volcaniques : basalte : structure microcristalline

¤ Nature des roches + Exemples¤ Volcaniques : basalte : structure microcristalline¤ Magmatique : granite ou péridotites : structure grenue

¤ Nature des roches + Exemples¤ Volcaniques : basalte : structure microcristalline¤ Magmatique : granite ou péridotites : structure grenue¤ Sédimentaire : calcaire, argiles, marnes, grès… pas de cristal

¤ Nature des roches + Exemples¤ Volcaniques : basalte : structure microcristalline¤ Magmatique : granite ou péridotites : structure grenue¤ Sédimentaire : calcaire, argiles, marnes, grès… pas de cristal¤ Métamorphiques : schistes, ardoises : cristallisation lors du métamorphisme

Pourquoi dater ?

¤ Classer

Pourquoi dater ?

¤ Classer

¤ Reconstituer une histoire, dans un ordre bien précis¤ Evènements – très anciens¤ Dates ou périodes – de très longue durée

Pourquoi dater ?

¤ Classer

¤ Reconstituer une histoire, dans un ordre bien précis¤ Evènements – très anciens¤ Dates ou périodes – de très longue durée

¤ Echelles de temps : ¤ Géologique : millions ou milliards d’années¤ Historique : milliers d’années¤ Générationnel : 30 années

Deux types de datations

¤ La datation relative

¤ La datation relative¤ Dater les évènements les uns par rapport aux autres

¤ La datation relative¤ Dater les évènements les uns par rapport aux autres¤ Des plus anciens aux plus récents

¤ La datation relative¤ Dater les évènements les uns par rapport aux autres¤ Des plus anciens aux plus récents¤ Nécessité absolue d’un témoin ou d’un pivot

¤ La datation absolue

¤ La datation absolue¤ Date plus ou moins précise de survenue d’un événement

¤ La datation absolue¤ Date plus ou moins précise de survenue d’un événement ¤ Durée plus ou moins précise d’une période

¤ La datation absolue¤ Date plus ou moins précise de survenue d’un événement ¤ Durée plus ou moins précise d’une période¤ Calibrage nécessaire

¤ La datation absolue¤ Date plus ou moins précise de survenue d’un événement ¤ Durée plus ou moins précise d’une période¤ Calibrage nécessaire¤ Base : décomposition d’isotopes radioactifs et modélisation

mathématique

La datation relative

La datation relative¤ 4 principes fondateurs

¤ Principe de superposition

¤ Principe de superposition¤ Une couche quelconque est évidemment plus récente que la

couche qu’elle recouvre et plus ancienne que la couche qui la recouvre

¤ En zone non tectonique, peu plissée ou faillée

¤ En zone non tectonique, peu plissée ou faillée¤ Seulement pour les roches sédimentaires ou volcaniques

¤ Principe de recoupement

¤ Principe de recoupement¤ Un ensemble de structures géologiques recoupées ou

déformées par le ou les mêmes évènements sont antérieures à l’événement; si l’une d’entre elle n’est pas modifiée par l’événement, sa création doit être postérieure.

¤ Principe de recoupement¤ Un ensemble de structures géologiques recoupées ou

déformées par le ou les mêmes évènements sont antérieures à l’événement; si l’une d’entre elle n’est pas modifiée par l’événement, sa création doit être postérieure.

¤ Recoupées : déformations cassantes : failles, intrusions, filons¤ Déformées : déformations souples : plissements

La datation relative – suite

¤ Disposition géométrique des strates¤ Discordance angulaire = joints de stratification non

parallèles entre eux¤ Interruption de sédimentation

¤ Principe de continuité

¤ Principe de continuité ¤ Deux strates éloignées dans l’espace peuvent être datées de

la même période si elles sont comprises entre les mêmes strates repaires

¤ Utilisation de fossiles repaires également

¤ Utilisation de fossiles repaires également¤ Les roches peuvent être de nature différente

¤ Conditions de sédimentation différente¤ Evolution de la roche différente selon l’environnement

La datation relative – suite 2

La datation relative – suite 2 ¤ Principe d’identité paléontologique

¤ Utilisation de fossiles stratigraphiques

¤ Ayant vécu dans une zone étendue et un temps restreint

¤ Comparaison des âges de strates distantes

¤ Chronologie relative d’autant plus précise que le nombre de fossiles retrouvés, analysés et datés est important

¤ Les 4 principes permettent d’établir un calendrier géologique, un ensemble d’évènements qui se sont déroulés dans une région donnée, en un temps donné

¤ Calendrier de référence : Echelle Stratigraphique Internationale des Temps Géologiques

¤ On appelle STRATOTYPE l’ensemble des noms donnés aux périodes successives

Datation absolue : radiochronologie

¤ Indices biologiques : cernes des arbres

¤ Indices géologiques : couches annuelles de matériaux sédimentés

¤ Indices radioactifs : présents naturellement à l’état de traces pour certains éléments chimiques

¤ 40Ar/40K¤ 14C/12C¤ 87Ru/Sr

¤ Isotope radioactifs -> éléments stables + radiations¤ Élément père radioactif -> élément fils stable

¤ 40Ar/40K¤ 14C/12C¤ 87Ru/Sr

Dégradation des isotopes radioactifs

¤ Quelle que soit la quantité de matière radioactive à un instant donné, il faut le même temps pour que la quantité radioactive soit divisée par deux

¤ Quelle que soit la quantité de matière radioactive à un instant donné, il faut le même temps pour que la quantité radioactive soit divisée par deux¤ PERIODE RADIOACTIVE caractéristique d’une espèce chimique

¤ La comparaison d’éléments radioactifs dans un échantillon ou entre échantillons permet de dater précisément quand à commencé la décomposition et donc de dater précisément de la formation de l’échantillon

¤ La comparaison d’éléments radioactifs dans un échantillon ou entre échantillons permet de dater précisément quand à commencé la décomposition et donc de dater précisément de la formation de l’échantillon¤ Utilisation de spectromètres de masse : analyse de la différence

de composition des atomes

Méthode d’analyse

¤ Echantillonnage

¤ Echantillonnage¤ Date à laquelle les isotopes ont été piégés dans la roche

¤ Echantillonnage¤ Date à laquelle les isotopes ont été piégés dans la roche¤ NI FUITE NI APPORT : système fermé

¤ Roches magmatique : fin de cristallisation

¤ Roches magmatique : fin de cristallisation¤ Roches volcaniques : refroidissement de surface immédiat

¤ Roches magmatique : fin de cristallisation¤ Roches volcaniques : refroidissement de surface immédiat¤ Roches sédimentaires : échanges environnementaux : système ouvert =

impossible

impossible¤ Roches métamorphiques : fin de la cristallisation

¤ Choix de l’isotope en fonction de

¤ Choix de l’isotope en fonction de ¤ la date présumée de fermeture du système

¤ Choix de l’isotope en fonction de ¤ la date présumée de fermeture du système¤ La période de demi-vie de l’espèce chimique (concentration dans

l’échantillon divisée par deux)

l’échantillon divisée par deux)¤ Plus le nombre de demi vies est faible, plus la fiabilité et la précision de

l’analyse seront importantes

l’échantillon divisée par deux)¤ Plus le nombre de demi vies est faible, plus la fiabilité et la précision de

l’analyse seront importantes

ATTENTION CEPENDANT :

FAIBLE QUANTITE d'ELEMENTS MESURES

CONTAMINATION DU SYSTEME PAR INTRO APRES FERMETURE

3 ISOTOPES PRINCIPAUX

3 ISOTOPES PRINCIPAUX¤ 14C : adaptée aux périodes récentes (période radioactive de 5370

ans)¤ A utiliser pour des durées de 50 000 ans max

ans)¤ A utiliser pour des durées de 50 000 ans max¤ Ne peut être réalisée que sur de la matière organique (matière vivante)

composée de C

composée de C¤ Fabriqué dans la haute atmosphère à partir de l'N

¤ 14C/12C est constante chez tous les organismes et dans tous les milieux échangeant CO2 et atmosphère

¤ 14C/12C est constante chez tous les organismes et dans tous les milieux échangeant CO2 et atmosphère¤ A la mort, l'incorporation de 14C s'arrête : on est alors en système fermé, et

la désintégration commence...

la désintégration commence...¤ On calcule l'âge de l'échantillon en supposant que le rapport 14C/12C

naturel est resté le même pendant les derniers 50 000 ans.

¤ Mesure des quantités résiduelles de 14C (élément père) dans l'échantillon : ARCHEOLOGIE

La méthode potassium / argon

¤ 40K / 40Ar

¤ 40K / 40Ar¤ roches beaucoup plus anciennes :

¤ 40K se désintègre en donnant de l'40Ar avec une période de 1,31 Ga

¤ Quantité initiale de 40K inconnue… mais 40Ar initiale = 0 !!

¤ Quantité initiale de 40K inconnue… mais 40Ar initiale = 0 !!¤ on mesure la quantité d'élément fils 40Ar de l’échantillon

(avant la fermeture du système, l'Ar est libéré dans le milieu)

¤ Attention : risques de contamination car bcp d'40Ar dans la nature... mais richesse des roches en K!

Rubidium Rb / Strontium Sr

¤ Rubidium / Strontium

¤ Rubidium / Strontium¤ mesure des âges plus anciens

¤ Rubidium / Strontium¤ mesure des âges plus anciens¤ 87Ru : demi-vie de 50Ga : méthode des PLUS UTILISEES!!!

¤ Rubidium / Strontium¤ mesure des âges plus anciens¤ 87Ru : demi-vie de 50Ga : méthode des PLUS UTILISEES!!!¤ Minimum pour détection : 100 Ma… : ne convient pas à des

évènements « modernes »

¤ Quantités initiales inconnues d’éléments père et fils

¤ Quantités initiales inconnues d’éléments père et fils¤ Résolution graphique par une droite isochrone

¤ Quantités initiales inconnues d’éléments père et fils¤ Résolution graphique par une droite isochrone¤ Pente de la droite dépend du temps écoulé : âge de

l’échantillon déterminé

Les datations géologiques

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