Le temps géologique

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II) concept et mesure
2.1 Les concepts
Mythologie grecque, pour Aristote l’univers été en deux sphère homocentrique, sublunaire, supra
lunaire. L’univers était une sphère qui enveloppe la terre. Le temps cycliqueconforme à son
origine.
Copernic (16ème siècle) système héliocentrique.
Newton (17ème siècle) espace vide et infini ; corps relié par l’attraction universelle.
Espace : uniforme et isotrope. Trajectoire et vitesse des objets définie par la mécanique classique. Le
temps s’écoule uniformément et continuellement dans un sens ; il est homogène uni sens. Le temps
universel, identique à lui-même en tout point, mesurable avec précision : constante de la rotation de
la terre.
19ème siècle  irréversibilité des phénomènes démontrés en physique : augmentation de l’entropie.
Mais temps et espace inerte et indépendant.
20ème siècle constance de la rotation de la terre (illusion)
Einstein : théorie de la relativité invariance de la lumière dans le vide  impossibilité d’une
propagation instantanépas de temps absolue.
Distance et temps n’ont un sens que relativement à un observateur donné. Temps et espace
dépende du système de référence.
2.2 Mesure de la durée
2.2.1 Méthode anciennes (le temps solaire)
 Le temps solaire
Temps solaire : 1 jour, intervalle entre 2 passages du soleil au méridien.
Mesure de l’angle horaire = temps solaire
le jour est divisé en 24h = 1 heure = 15°
Kepler + Newtonmouvement apparent du soleil plus rapide en hiver (distance terre soleil minimal)
Ecart entre hiver et été un quart d’heure.
Cadran solaire, clepsydre (horloge a eau)
Horloge mécanique : fin de 13ème siècle
 Le temps sidéral
1 jour = intervalle entre 2 passage d’une même étoile au méridien.
Mais chaque jour dérive du soleil de 1° vers l’est à travers les étoiles. D’où le jour sidéral est plus
court que le jour soleil d’environ 4 min
Une évolution autour du soleil une rotation de plus par rapport aux étoile que par rapport au
soleil. Duré du jour solaire est de 24h, soit 86400 seconde par jours. Mais la rotation de la terre n’est
pas constante, donc cette définition de la secondes n’est pas bien.
2.2.2 Nouvelle définition du temps.

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 le temps des éphémérides.
Année tropique entre 2 passage du soleil au point vernal gamma (c.-à-d. a la déclinaison du zéro :
équinoxe de printemps.
Voir poly
Année tropique, cycle de l’année d’équinoxe de printemps. Selon l’équation de la mécanique céleste
la seconde des éphémérides est ainsi définie. 1s= 1/31556925,9747 de l’année tropique.
 Le temps atomique
L’horloge atomique utilise les oscillations du césium 133. Ainsi 1 seconde de temps de temps des
éphémérides correspond a : 9192631770 période.
Référence faite au jour sidérale, une année tropique correspond a 365,24219 jours solaire moyen.
Mais pendant une année tropique, par suite de la révolution autour du soleil, le mouvement de la
terre par rapport aux étoiles vaut exactement 1 jour de plus.
Une journée sidérale vaut, 365,24919/366,24219 jours solaires.
Nouvelle horloge atomiques a fontaine de césium : Précision de la seconde donnée a 1 partie pour
1015 soit une seconde 31 million d’année.
La seconde unité fondamentale de référence (mètre lumière ampère)
1m = longueur par courue par la lumière en 1/299792458s.
III) Echelle de temps ; calendrier et chronologie
3.1 Le calendrier
3.1.1 Le calendrier Julien
Calendrier lunaire dit synodiques base sur la lunaison de 29,5 jours.
 Rome 7ème siècle avant J.C (fondation de Rome) l’année compte 304 jours répartis en 10
lois.
Réforme : +2 mois synodique, janvier février.  1 année : 354 jours.
 Sous jules César, écart entre le calendrier et le soleil : 90 jours (en avance).
 Etablissement du calendrier julien :
Sogigens d’Alexandrie : année de 365,25 jours, soit 3 années à 365 jours, et une à 366
jours, l’année bixestile.
 Année 46 avant J.C = année de la confusion. Intercalation de 90 jours supplémentaire =
455 jours.
 Etablissement du calendrier grégorien mais décalage progressif de l’équinoxe. ¾
d’heure4 ans (légère différence entre jours solaire et jours sidéral)
 En 1582 : décalage de 10 jours nouvel ajustementsuppression d’une année bissextile.
 Grégoire XIII avance le calendrier de 10 jours du 4 octobre au 15 octobre 1582.

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3.2 La chronologie géologique
Etablissement de la succession des événements de l’histoire géologique.
Échelle stratigraphique, chronologie relative.
Calcul des âges des événements successifs et durée de période. Chronologie absolue.
Géochronologie
IV) Datation relative.
4.1 Principes.
Principe de superposition, principe de continuité + d’identité paléontologique + principe d’inclusion +
principe de recoupement.
Echelle relative  échelle stratigraphique. Unité stratigraphique de base : l’étage.
Etage = temps nécessaire a l’empilement de couche sédimentaire qui s’individualise entre deux
coupure significative.  Stratotype.
Nom = région – type ou localité-type+ien
Ex Touraine  turonien.
V) Datation absolue.
5.1 Méthodes naturalistes
Méthodes des vaves  de geer (1912-1940)
Lacs Scandinavie, 1 varve = 2 couche dépôt annuel, dépôt estivale, dépôt hivernal (argile foncé
petit organisme, a cause de la glace). La couche claire vient des grains de sable qui vont dans le lac
avec la fonte des neiges.
Croissance des coraux  Wells (1923). Les coraux créé du calcaire, mais s’arête pendant la nuit, donc
cela créé des strie de croissance journalière et cycle annuels. Ex au dévonien = 400Ma Polypiens 400
strie / cycle annuel.
5.2 Radio chronologie.
5.2.1 Principe
Isotopes radioactifs  élément radiogéniques + particule alpha (noyaux d’hélium) particule béta ou
rayon gamma. L’effectif d’une population d’atome radioactif diminue exponentiellement dans le
temps.
Si N0 = effectif initial a t0, a t l’effectif N(t) devient N(t)= N0e-λt .
En général on ne connait pas le nombre de noyaux initial mais on peut connaitre le nombre de noyau
fils, Nf = N0 – Nt Nf=Nt eλt – Nt d’où Nf/Nt+1=eλt t=1/λ * ln (Nf/Nt+1). Si à t0 N0>>Nf on peut
alors calculer t. Ceci suppose que N est bien intégré au minéral lors de sa cristallisation, que
l’élément fils est stable, entièrement conservé, et que le système est clos, c.-à-d. qu’il n’ya pas eu
d’élément fils avant la désintégration. Période de t de l’élément radioactif = temps nécessaire pour
que ½ des noyaux père se soit désintégré en noyau fils. Ainsi au temps t ½ Nf=Nt d’où t=ln2/λ.

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Méthode Uranium – Thorium plomb
238U dans le zircon (ZnSiO3 et l’apatite (phosphate)  trouvé dans le granite.
23892 U 20682Pb + 8 42He
Λ= 1.551.10-10 a-1 d’où t ½ = 4.468.109 années
Méthode U Th Pb datation roche de 10 million à 5 milliard d’années.
Conclusion
Méthode stratigraphique + radio chronologie  calendrier de l’histoire de la terre = échelle chrono
stratigraphique.
Age de la terre  Gneiss d’Acasta (canada) 4 milliard d’année.
Zircons d’Australie 4.4 milliard d’année
Météorite : canyon Diablo 4.55 milliard d’année