La méthode de datation relative

Chapitre 7
La mesure du
temps dans
l’histoire de la Terre
et de la vie
Introduction :
La datation relative
La datation absolue
I- La méthode de datation relative
- Méthode basée sur 4 principes (voir fiche)
-Repérer les différents phénomènes
géologiques
- Les classer chronologiquement en
utilisant ces 4 principes
- Applications : datation relative à partir de
coupes géologiques
Méthode pour déterminer la chronologie relative des
évènements géologiques à partir d’une coupe géologique
Les quatre principes à utiliser
principe de superposition : une couche située
en dessous d’une autre est considérée comme plus
ancienne (et vice-versa). Attention, ce principe ne
s’applique que pour les roches sédimentaires.
principe de continuité : une même couche a le
même age et les mêmes caractéristiques sur toute son
étendue.
principe de recoupement :
Tout évènement modifiant soit la géométrie soit la
continuité d’une structure géologique est postérieur à
cette structure.
principe d’identité paléontologique : deux
couches renfermant les mêmes types de fossiles ont le
même age et se sont formées dans les mêmes
conditions
Les principaux évènements à repérer sur une coupe
-Phénomènes sédimentaires :
-Dépôts successifs de couches superposées. Sur une coupe il peut apparaître plusieurs séries sédimentaires : chaque
série est caractérisée par des couches parallèles et les différentes séries sont séparées en général par des discordances
( contact entre deux couches non parallèles). Souvent, les discordances apparaissent après une phase d’érosion de la
série précédente.
- phénomènes tectoniques :
Les mouvements tectoniques de convergence ou de divergence des plaques sont à l’origine de deux types d’évènements
: les plis et les failles. D’après le principe de recoupement, plis et failles sont postérieurs aux couches qu’ils affectent et
antérieurs aux couches qu’ils n’affectent pas.
- phénomènes magmatiques :
Comme leur nom l’indique, les roches magmatiques proviennent de la montée et du refroidissement d’un magma soit en
profondeur (roches plutoniques), soit en surface (roches volcaniques). En utilisant le principe de recoupement, il est
possible de dater le refroidissement de ce magma et donc la mise en place de la roche.
Il est conseillé de déterminer d’abord la chronologie des phénomènes sédimentaires, puis d’intégrer dans cette
frise les évènements tectoniques et magmatiques.
Étude d’un exemple à partir d’une coupe géologique
imaginaire
Étude d’un exemple à partir d’une coupe géologique
imaginaire (correction)
Chronologie relative
érosion
Magma b
Dépôt 9
8
F2
érosion
Phénomènes sédimentaires : on constate 4 séries sédimentaires qui
se succèdent dans le temps selon le principe de superposition : série
1+2, puis série 3+4+5, puis série 6+7 et enfin la série 8+9. Chaque série
est séparée de la précédente par une discordance.
plissement
F1
Dépôt 7
6
Phénomènes tectoniques : chacune de ces séries est
plissée et d’après le principe de recoupement, on peut
déduire qu’il s’est produit trois phases de plissements :
post2 et anté3, post5 et anté6 et enfin post7 et anté8.
Le principe de recoupement permet aussi de dater les
failles : la faille F1 coupe la couche 6 mais pas la 8, donc
elle est post6 et anté8. La faille F2 recoupe la couche 7
donc elle est post7.
Phénomènes magmatiques :Le magma à l’origine de
la roche plutonique a recoupe la couche 3 donc il est
post3. Cette roche est elle-même coupée par la faille
F1 donc elle est antérieure à cette faille. La roche
volcanique b forme un volcan dont la cheminée
recoupe toutes les couches sédimentaires et ce volcan
se superpose à la couche 8 : cette éruption s’est donc
déroulée après le dépôt de la couche 9.
érosion
plissement
Dépôt 5
4
3
érosion
plissement
Dépôt 1+2
Magma a
Chronologie relative : exploiter des documents.
Reconstituer la chronologie des évènements géologiques qui se sont
produits dans chaque région concernée.
DM : traiter deux sujets de baccalauréat sur la datation relative.
- Applications : datation relative à partir de
l’observation de minéraux dans les roches
Utilisation ici du principe de recoupement uniquement
1-Cristallisation du
gabbro au niveau d’une
dorsale océanique (le
pyroxène s’est formé
avant le feldspath qui le
recoupe
2- formation d’ une auréole
de métamorphisme avec de
l’amphibole à la limite
pyroxène/feldspath :
Px + F + eau
A
Px + F sont qualifiés de
minéraux reliques
L’histoire de la roche
(chronologie relative)
est donc inscrite en elle
II- Les méthodes de datation absolue
1°)- Le principe de la datation absolue
Certains isotopes se désintègrent au cours du temps
Élément père
Élément fils
Equation de désintégration :
Lambda : constante de désintégration
T = temps de demi-vie ou période de
l’élément
T est très variable selon les éléments
- 14C
( 14C
14N)
T= 5370 ans
-K-Ar
(40K
40Ar)
T = 1,2. 109 ans
-Rb-Sr
( 87Rb
87Sr)
T= 50.109 ans
Pour pouvoir utiliser cette méthode de datation,
deux problèmes se posent à priori :
1- Le plus souvent Po est inconnu : donc 1 équation à deux inconnues
(Po et t), impossible à résoudre.
2- L’échantillon à dater ne doit pas être contaminé par des éléments
isotopiques qui lui sont extérieurs ou perdre certains de ses éléments :
le système doit être fermé
Échantillon à l’origine
Échantillon à la
période actuelle
2°)- L’exemple du carbone14
Carbone évolue sous forme de
cycle dans la biosphère
[ 14C ] = constante chez les êtres
vivants
Po est donc connu (correspond à la concentration actuelle
de 14C chez les êtres vivants)
Mort de l’être vivant
Plus d’échanges de
14C avec le milieu
t = 1/λ.lnP0/P
Application : voir exercice
Le système
devient fermé
En général, on ne mesure pas la
concentration de 14C mais plutôt celle du
rapport 14C/12C
3°)- L’exemple du couple potassium-argon (K/Ar)
40K
40Ar
Utilisation pour dater des roches
magmatiques
L’argon est un gaz : tant que la
roche est sous forme de magma, il
s’évapore
Au moment de la cristallisation de la
roche, on a donc F0 (Ar0) = O
F = Po - P
Dés que la roche est entièrement cristallisée, le potassium (P) est piégé
et le système devient fermé
P = Po.e-λt
F = Po - P
t = ln(1+ Ar/K)/λ
Application : voir exercice (livre page 176)
Tuf F : 2,33 MA
Tuf D : 2,40 MA
4°)- L’exemple du couple Rubidium- Strontium (Rb/Sr)
87Rb
87Sr
Cas où la quantité d’élément père de départ n’est pas
connue : résolution mathématique.
Fm
Fm (mesuré) = Fo + F issu de Po
Courbe isochrone
Fm = Fo + (Po – Pm)
Fm = Fo + (Pm/e-λt – Pm)
Fm = Fo + Pm(eλt – 1)
Fm = (eλt – 1)Pm +Fo
y = ax + b équation d’une droite
Pm
Le coefficient directeur de la droite a =( eλt – 1) peut être déterminé graphiquement
t = ln(a+1)/λ
Application : doc + livre page 177
Application : doc + livre page 177
Age du granite de Châteauponsac : environ 350 MA