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 ?


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








¤ 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





¤ 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


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)



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.






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)





¤ 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


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