La mesure du temps dans l`histoire de la Terre et de la Vie

La mesure du temps dans l'histoire de la Terre et de la Vie
La datation relative des évènements géologiques
Ce que je dois connaître
- les roches sédimentaires se présentent en couches superposées appelées strates, les strates déterminent une série stratigraphique
- les plis et les failles sont des accidents tectoniques, marques de forces de compression ou de distension qui affectent les roches
- une couche donnée (sédimentaire ou coulée volcanique) est plus récente que la couche qui est au-dessus et donc plus ancienne que la couche qui est
au-dessus : c'est le principe de superposition
- toute structure (pli, faille, discontinuité, intrusion magmatique) qui en recoupe une autre est postérieure à cette dernière : c'est le principe de
recoupement
- une discontinuité (ou discordance) entre 2 couches correspond à un arrêt de sédimentation suivi d'une phase d'érosion puis la sédimentation reprend
; une discontinuité est donc postérieure à la couche qu'elle affecte et antérieure à la couche qui la recouvre
- une couche sédimentaire continue a le même âge partout : c'est le principe de continuité
- un fossile stratigraphique est une espèce qui a vécu sur une courte période géologique mais qui a eu une grande expansion géographique
- les couches qui contiennent les mêmes fossiles stratigraphiques ont le même âge : c'est le principe d'identité paléontologique
- la datation relative permet d'ordonner des évènements géologiques ayant affectés une région sans donner d'âge précis
Ce que je dois savoir faire
- à partir d'une carte géologique ou d'une coupe géologique simplifiée, reconstituer l'ordre chronologique relatif des évènements en justifiant à l'aide
des principes de la stratigraphie
- énoncer les principes de la stratigraphie et les illustrer d'un exemple
La datation absolue
Ce que je dois connaître
- les méthodes de datation absolue reposent sur l'existence des isotopes d'un corps chimique ; elle est fondée sur la décroissance radioactive de
certains éléments chimiques qui se produit lors de la fermeture d'un système (mort d'un être vivant, formation de minéraux par refroidissement) ; les
éléments chimiques évoluent alors spontanément en suivant les lois physiques de désintégration : la quantité d'isotope susceptible de se désintégrer
diminue
- les roches sédimentaires ne forment jamais un système fermé : elles ne peuvent pas être datées par les méthodes de radiochronologie (sauf cas
particuliers par le 14C)
- le carbone 14, (1/2 vie égale à 5370 ans), permet de dater des évènements jusqu'à quelques dizaines de milliers d'année (50 000 ans maxi)
- on admet que la quantité de 14C produite est constante au cours du temps
- on connaît donc la quantité de 14C existant à la fermeture du système (mort d'un être vivant, précipitation et isolement d'un carbonate) car elle est la
même qu’aujourd’hui en proportion.
- le 14C permet de dater des fragments de végétaux figés dans des laves, des fragments d'os, des pigments organiques utilisés dans les peintures
rupestres
- le couple potassium-argon (K-Ar) permet de dater des roches plus anciennes qu'avec le 14C, en particulier les roches magmatiques riches en
feldspaths potassiques et en mica (minéraux riches en potassium)
- le 40K se désintègre en formant 40Ar
- le système se ferme lorsque les minéraux contenant le K se forment
- la quantité de 40Ar est négligeable car il n'est pas piégé dans les minéraux :
- la méthode par le rubidium-strontium est la plus utilisée : 87Rb donne par désintégration du 87Sr stable
- on ne connaît pas la quantité de 87Rb dans le système au moment de sa fermeture
- on a donc 2 inconnues : la quantité initiale d'isotope et le temps écoulé (que nous cherchons) pour résoudre le problème, on effectue une mesure des
rapports isotopiques sur au moins 2 constituants (minéraux) différents de l'échantillon ; les rapports isotopiques mesurés sont pour
chaque minéral : 87Rb/86Sr et 87Sr/86Sr
- les valeurs obtenues sont reportés sur un graphe 87Rb/86Sr = f (87Sr/86Sr)
- les différents points obtenus forment une droite d'équation
87Sr/86Sr = a (87Rb/86Sr ) + (87Sr0/86Sr)
où a est la pente (coef directeur) et a = et – 1 ( plus la pente est forte, plus les échantillons sont vieux)
Ce que je dois savoir faire
Remarque : dans tous les cas, les formules mathématiques seront données
Rappel : souvent, les calculatrices ne sont pas autorisées
- calculer l'âge d'un échantillon à partir du carbone 14
- calculer l'âge d'une roche à partir de la méthode potassium-Argon
- calculer l'âge d'une roche à partir de la droite 87Rb/86Sr = f (87Sr/86Sr) et de la pente de la droite (formule donnée)