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Chapitre 3Stratigraphie

Plan3.1 Architecture des roches sdimentaires3.2 Principes de la stratigraphie3.3 Datation des terrains3.4 Echelle stratigraphique

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3.1 Architecture des roches sdimentairesLa stratigraphie

Quelques dfinitions structure : arrangement des grains, au niveau microcopique (microstructure)

texture : arrangement des grains, au niveau macroscopique (observation visuelle) dbit : tendance d'une roche se dbiter suivant des plans prfrentiels(cf clivage des minraux)

stratification : agencement en couches, ou strates, de dpts successifset horizontaux de sdiments

strate : - couche de terrain possdant une individualit nette- spares par des joints

de stratification horizontaux


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strates

diaclases

joints destratification

lentille de sable

roche massive

schistosit

dbit en bancs

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strate (suite) : - diaclases

irrgularits de stratification :

schistosit : dbit d'une roche en feuillets

(a) lentilles : tailles variables (dm hm)

(b) stratification littorales : alternances de lentilles superposes ou imbriques

- perpendiculaires aux strates- surtout dans les roches dures- cassures provoques par des rotations localises des strates

(a) formation de la roche : schistes et micaschistes(b) apparition plus tardive : roche soumise de fortes contraintes

Exemple : schistosit oblique la stratification


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galets

graviers

sableslimons

vases etargiles

stratificationrgulire quelques centaines de km

Sdimentation ocanique(stratification littorale)

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3.2 Principes de la stratigraphie

Principe de l' horizontalit primaire des couches sdimentaireset principe de superposition

Principe de continuit Dans une rgion non disloque, un sdiment n'volue pas latralement de faon brutale. Il reste caractris par son facis (ensemble de caractres minralogiques, structuraux et palontologiques (fossiles) reprsentatifs de conditions de sdimentation dtermines).Par contre, il peut y avoir une volution progressive.


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Rgle des recoupementsun corps rocheux qui en recoupe un autre est ncessairement plus jeuneque celui qu'il recoupe

temps t 0 temps t 1 temps t 2 poque actuelle

1

2

3

4

1 1 1

22 2

3 3

l'rosion a dcap la roche intrusiveConclusion

le plus jeune

le plus ancien1

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Difficult d'application de ces principes Deux exemples :(a) la stratification est irrgulire : discordances(b) les observations sur le terrain n'ont pas permis de mettre en vidence les

accidents tectoniques subis.

Discordances

Discordance d'rosion : suppression de dpt


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Discordances Discordance angulaire :

plissement et rosion

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Interprtation fausse par des accidents tectoniques non dtects

1 2?

1 2 1 22

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La couverture vgtale interdit des observations de surface

Nature du sol sous la couverture vgtale ?

Deux possibilits

Passage progressif de facis

Faille non vue


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1

2temps t

0

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poque actuelleaprs rosion et vgtation

sondage

1

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temps t 1soulvement et plissement

au-dessus de sans tre la couche la plus jeune...12

Exemple d'un problme d'interprtation

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Calcaires et molasses

Calcaires et grs

Dpts f luvio-lacustres

Calcaire rudistes

Faille

Surface d'rosion

Exemple de stratigraphie

Distinguer l'ordre des quatre vnements


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1 er vnement

Les couches de calcaires et grs se trouvent au-dessus de la surface d'rosion.D'aprs le principe de superposition on peut donc affirmer que le dpt de calcaire a eulieu aprs la surface d'rosion

Couche de calcaire et grs

La faille affecte la surface d'rosion ainsi que tous les terrains plisss. Le principe de recoupement nous permet donc d'affirmer que la mise en place de lafaille est postrieure la formation de la surface d'rosion

Faille

On observe que la surface d'rosion et la couche de calcaire et grs sont plisss.Les terrains sdimentaires se sont donc dposs dans un premier temps horizontalement,

Phase de plissement

puis ils se sont plisss :

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Surface d'rosion

La surface d'rosion est situe sous la couche de calcaires et grs.En appliquant le principe de superposition on peut donc affirmer que la formationde la surface d'rosion est antrieure au dpt de la couche de calcaire et grs.

La surface d'rosion est traverse par la faille.

En appliquant le principe de recoupement on peut donc dire que la formation de lasurface d'rosion est antrieure l'apparition de la faille.

La surface d'rosion est plisse.En appliquant le mme principe on peut dire que la formation de la surfaced'rosion est antrieure la phase de plissement.

CONCLUSION :

1er

vnement


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2 e vnement

Si la faille tait le second vnement, elle aurait eu lieu avant le dpt de calcaire et grs

et la phase de plissement.Or la faille traverse des terrains plisss. Le principe de recoupement permet de dire quela formation de la faille est postrieure la phase de plissement.

Faille

La surface d'rosion et les calcaires et grs sont plisss

Phase de plissement

Situe au dessus de la surface d'rosion, elle est donc plus rcente que cette dernire.Cette couche est plisse. Sa formation est donc antrieure la phase de plissement.

Le fait que la faille recoupe les terrains plisss permetd'affirmer que le plissement a eu lieu avant la faille.

Couche de calcaire et grs

3 e vnementPhase de plissement Bilan (animation)

Exemple 2Montagne Noire

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3.3 Datation des terrainsPour reprer un vnement pass

on peut

dpt d'une couchemonte d'un magma

projection volcanique

- le situer par rapport un autre - essayer d'en connatre la date

chronologiechronologie

Chronologie relative

Age des couches ou des corps gologiques les uns par rapport aux autres Deux types de mthodes

Mthodes physiques : stratigraphie(superposition, recoupements, discordances)

Mthodes palontologiques :identification des fossilesrenferms dans les roches sdimentaires


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Chronologie absolue

base sur diverses mthodes

la plus rpandue est la radiochronologie

depuis combien de temps a commenc la dsintgration

uranium plombthorium plombrubidium strontium

potassium argoncarbone 14 azote 14 (mesure du rapport 14C/ 12C)

fonde sur la proprit pour chaque lment radioactif de setransformer spontanment (transmutation) en un autre lment

Mesure de la proportion des deux lments Calcul du temps qu'a mis l'lment radioactif se

dsintgrer la proportion mesure

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Radiochronologie (principe)

Si un minral au moment de sa cristallisation renferme un lment Rradioactif (masse R(0) ), celui-ci se dsintgre au cours du temps enun lment R' en suivant une loi exponentielle du type :

)()(

t Rdt

t dR =)(')()0( t Rt R R += conservation de la masse

= constante de dsintgrationavec

Exemple : datation d'un granite par la dsintgration de l'uranium contenue dans le zircon

% d'lment radioactif

lmentradioactif

lmentfinal

demi-vie


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Certaines mthodes sont spcifiques des poques anciennes (au-del dedix millions dannes).

Dautres, comme le carbone 14, la thermoluminescence et la rsonancede spin lectronique permettent de dater des formations ou des objets

plus rcents.

mesure de la quantit dlectrons pigsdans les structures minrales

Mthodes de datation absolue (chelle de temps)

Plages dutil isation de quelques mthodes de datation absolue

radiochronologie

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Exemple : la dsintgration de l'uranium 238 (238

U) en plomb 206 (206

Pb)

La radioactivit est due l'instabilit du noyau qui se dsintgre par mission d'nergie, principalementsous deux formes:

particule = 2 protons (+) + 2 neutrons () : perte de 4 dans la masse atomique et perte de 2 dans lenumro atomique

particule = 1 lectron (-) : sans perte de masse mais gain d'1 numro atomique (neutron proton)

Radiochronologie - complment d'information

L'mission de 8 entrane la perte de 8 x (2 protons + 2 neutrons), ce qui signifie une perte de 32 lamasse atomique, ainsi que la perte de 8 x 2 protons qui signifie une perte de 16 au numro atomique.L'mission de 6 entrane la perte de 6 lectrons, donc pas de changement la masse atomique, maisun gain de 6 au numro atomique.Le bilan des gains et pertes s'tablit donc ainsi:

masse atomique: 238 - 32 = 206numro atomique: 92 - 16 + 6 = 82 (numro atomique du Pb)


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Dsintgration par tapes successives

Exemple (suite) : la dsintgration de l'uranium 238 ( 238U) en plomb 206 ( 206Pb)

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Exemple de stratigraphie : le Grand Canyon Histoire gologique de la succession du Grand Canyon du Colorado, duProtrozoque infrieur nos jours (2,5 milliards d'annes)


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3.4 Echelle stratigraphique

reprsent dans le Massif central et le Massif armoricain sous forme de terrainsmtamorphiques

plusieurs affleurements de terrains primairesdans les Alpes, les Pyrnes, le Massif central,le Massif armoricain, les Vosges et lesArdennes

bassins de Paris et dAquitaine, du Jura et desAlpes.

comblement des bassins de Paris et dAquitaine formation des Alpes, du Jura, des Pyrnes

(orogense alpine, poursuivie au Quaternaire)

Gologie Franaise

90%

10%

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Le temps gologique depuis la formation de la Terre (4,55 Ga)sur une horloge

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