SOSE 1005TD 7: Le temps en géologie

4 Ga

3 Ga

2 Ga

1 Ga

545 Ma

250 Ma

65 Ma

illustration B. Nicolas

I. Datation relative versus datation absolue (Rappel de cours)

- Reconstituer la chronologie des événements ayant affecté la Terre (ou les autres planètes)

Nécessité d’établir une chronologie en géologie

La datation relative date les évènements les uns par rapports aux autres

- Position relative des roches (principe de superposition, de recoupement)

- Nature et contenu des roches (ex. présence de certains fossiles – à voir en TP)

- Apports de la géochimie (ex. pic d’iridium exceptionnel, paléomagnétisme)

Couche d’iridium

Échelle des temps relatifs (unité = étage)

La datation absolue permet de situer les événements chronologique dans le temps (précise un âge en année, ka, Ma, Ga)

• Utilisation de la radiochronologie (ex. datation au 14C, K/Ar, Rb/Sr)la décroissance radioactive

Temps de ½ vie Période de datation

14C/14N t1/2=5370 ans 50 à 50000 ans40K/40Ar t1/2=1.3 Ga 10 Ma à 10 Ga87Rb/87Sr t1/2 = 50Ga 0.5 Ga à 500 Ga

I. Datation relative versus datation absolue (Rappel de cours)

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 ?

Exercice d’application – datation absolue sur un échantillon terrestre

Temps (Ga)

40Ar/40K

Age = 0.7 Ga

0.054

I. Datation relative versus datation absolue

• Utilisation des rythmes (ex. dendrochronologie, varves)

2012 1600 1200 800

Dendrochronologie : Étude des cernes des

arbres

Etude des varves (alternance de niveaux sédimentaires): clair l’été et sombre l'hiver

La datation absolue permet de situer les évènements chronologique dans le temps (précise un âge en année, ka, Ma, Ga)

Relation entre la densité des cratères d'impact et l'âge des terrains

Courbe calibrée sur la Lune (missions Apollo)

Courbe corrigée pour Mars

Exercice d’application – datation sur Mars

Exercice d’application – datation sur Mars

Combien pour 1000x1000 km ?(1 million de km²)

55 cratères / 250x250 km

880 cratères / million de km²

x16

250 x 250 km Hauts plateaux del'hémisphère sud

Exercice d’application – datation sur Mars

250 x 250 km

2 cratères / 250x250 km

32 cratères / million de km²

x16

Coulées Olympus Mons

Relation entre la densité des cratères d'impact et l'âge des terrains

Courbe calibrée sur la Lune (missions Apollo)

Courbe corrigée pour Mars

CouléesOlympus Mons

32/106 km²

880/106 km²

Hauts plateaux del'hémisphère sud

~ 500 Ma

Exercice d’application – datation sur Mars

I. Datation relative versus datation absolue : synthèse

Exemple d’utilisation conjointe de datation relative et datation

absolue

Le choix du couple radiogénique est fonction de la nature et de l'âge présumé de l’échantillon.

Herryl BONNAND

I. Datation relative versus datation absolue : synthèse

Spécificité de notre planète :

La Vie

Un formidable outilde datation relative

La Paléontologie

Terrain L3 - Alpes

Initiation à cettescience

Objectif du TP

Évolution de la vie

II. Fossiles et stratigraphie

4 Ga

3 Ga

2 Ga

1 Ga

250 Ma

65 Ma

illustration B. Nicolas

Crises biologiquesmajeures

Depuis l’apparition de la vie sur Terre, les règnes végétal et animal ont subi une continuelle transformation (évolution), avec parfois des crises biologiques (extinctions massives).

Evolution continuelle+

crises

Chaque période de l’histoire de la Terre est caractérisée par un ensemble d’animaux et de végétaux

II. Fossiles et stratigraphie

Chaque période de l’histoire de la Terre est caractérisée par un ensemble d’animaux et de végétaux.

Utilisation des fossiles pour dater les terrains

Datation relative :

Établissement de l'Échelle des Temps géologiques

• Temps géologiques découpés en Ères, Séries, Étages ….• Découpage basé sur l'étude des couches sédimentaires et de leur contenu paléontologique (fossiles)

• Paléontologie : science qui étudie les organismes ayant vécu sur la Terre au cours des temps géologiques.

• Fossiles : vestiges de ces organismes, enfouis dans les sédiments après leur mort (Fossilis = qui vient de la terre).

Les fossiles vont donc se trouver surtout dans les roches sédimentaires ou constituer eux-mêmes ces roches (cf. roches biochimiques).

II. Fossiles et stratigraphie

III. Comment se forment les fossiles ?

A. Facteurs et conditions de fossilisation

La fossilisation dépend de :

• la constitution des organismes:- parties dures (coquilles, tests, squelettes)

- parties molles (chair)

• un enfouissement rapide :- à l’abri de l’O2, sans agents de destruction

• un milieu de sédimentation adéquat :- Taille des grains : - calcaire à grains fins

- détritique grossier

- Présence de substances conservatrices (sels minéraux véhiculés par eaux de circulation).

• Généralement conditions non réunies et organismes détruits par altération.

Fossile = exception

III. Comment se forment les fossiles ?

B. Processus de fossilisation

Coquilled'origine

Enfouissement

Dissolution

Dégagement

B. Processus de fossilisation : cas courants

Minéralisationsecondaire

Dégagement

avec remplissage sans remplissage

Moule externe

Moule interne

Moule interne minéralisé

Fossiles

Fossiles

Sédiment

III. Comment se forment les fossiles ?

B. Processus de fossilisationB. Processus de fossilisation : exemplesCoquilled'origine

Moule interne de bivalve

Moule externe de bivalve

Ammonite pyritisée

1 cm

Moule interne de gastéropode

IV. Fossiles stratigraphiques

Fossiles utilisés pour la datation relative des couches sédimentaires

On la retrouve identique surde longues périodes de temps

Mauvais fossilestratigraphique

Bon fossilestratigraphique

• Si espèce à évolution lente

• Si espèce à répartition géographique limitée (espèce endémique)

Ne permet pas de corrélationd'une région à l'autre

• Évolution rapide (faible répartition dans le temps)• Vaste répartition géographique• Grande fréquence (nombreux individus à un instant t)

V. Taxinomie et phylogénie

Taxinomie : science qui étudie la classification des êtres vivants ou fossiles.

Taxon : groupement hiérarchisé de cette classification :

Animal

Végétal

Mollusques

Cordés

…

Bivalves

Céphalopodes

…

Ammonoïdés

NautiloïdésNautilus

Goniatites

…Nautiluspompilius

…

…

… …

Règne Embranchement Classe Ordre Genre Espèce

……

V. Taxinomie et phylogénie

Filiation et phylogénie arbre généalogique des groupes fauniques