TD de Chronologie

TD de Chronologie
Sylvain Breton
[email protected]
Contact

Votre enseignant : Sylvain Breton

Bâtiment Géode, 4ème étage, bureau

[email protected]

Cours sur spiral : Géoscience1/Support de cours, TP et TD/TD
Géoscience/Breton_TDchrono_1

Tutorat science-Lyon 1

[email protected]

http://tutorat-science.univ-lyon1.fr
Evaluation
CC TP
cartographie
13%
CT géologie
25%

50% de votre note pour l’UE
géoscience 1 sous forme de CC
au cours des TP et TD

Pour les TD : 1 CC d’1h puis 1h
de correction lors de la 4ème et
11ème séance.

Toute absence doit être
justifiée auprès du bureau
administratif de la licence
(m’envoyer une copie)
CC TD
évolution
13%
CC2 TD
géosciences
12%
CT évolution
15%
CC1 TD
géosciences
12%
QCM dossier
scientifique
10%
Objectifs

Comprendre les principes de datation relative et les appliquer

Comprendre la notion de fossile biostratigraphique

Utiliser les fossiles stratigraphiques pour comprendre l’histoire d’une région

Comprendre la construction de l’échelle des temps géologiques

Connaître l’existence des datations radio-chronologiques
Intro : Pourquoi dater en géologie ?

Reconstituer une histoire

Donner des vitesses à des processus géologiques
Chronologie relative vs absolue
Chronologie relative vs absolue
Chronologie relative vs absolue
-2560
1345
1886
-447
1989
Chronologie relative :
Principe de continuité

Une même couche a le même âge sur toute son étendue
Chronologie relative :
Principe de continuité

Une même couche a le même âge sur toute son étendue
Pourquoi ? : Dépôt simultané
sur une grande surface
Chronologie relative :
Principe de superposition

Une couche est plus jeune que ce qu’elle recouvre
Chronologie relative :
Principe de superposition

Une couche est plus jeune que ce qu’elle recouvre
ACTUEL
RECENT
ANCIEN
Pourquoi ? : Les sédiments
viennent du haut ! Ils se
déposent sur la couche
précédente
Chronologie relative :
Principe de recoupement

Un événement ou un objet géologique (faille, filon…) qui affecte un autre
objet est postérieur à ce dernier
Chronologie relative :
Principe de recoupement

Un événement ou un objet géologique (faille, filon…) qui affecte un autre
objet est postérieur à ce dernier
Failles subactuelles
Pourquoi ? : on ne peut pas
recouper un objet absent
Chronologie relative :
Principe de recoupement

Un événement ou un objet géologique (faille, filon…) qui affecte un autre
objet est postérieur à ce dernier
Faille
et
grises
…
…
aux grès bruns
aux argiles
Attention : le socle ne
recoupe pas les sédiments,
il est globalement sous les
sédiments
Chronologie relative :
Principe d’inclusion

Les morceaux de roche inclus dans une couche sont plus anciens que
celle-ci
Chronologie relative :
Principe d’inclusion

Les morceaux de roche inclus dans une couche sont plus anciens que
celle-ci
Chronologie relative :
Principe d’inclusion

Les morceaux de roche inclus dans une couche sont plus anciens que
celle-ci
Pourquoi ? : on ne peut pas
inclure une roche qui
n’existe pas
Chronologie relative :
Bonus : les lacunes

Absence d’une ou plusieurs couche(s) sédimentaire(s)
Absence de la
couche rouge
probablement
causé par
l ’érosion.
Absence de plusieurs
couches
Probablement causé par
une absence de dépôt sur
les hauts fonds
Exercice : Histoire géologique d’un
terrain

Couches sédimentaire : Combien, quel ordre ?

Roches magmatiques ?

Lacune ?

Evènement tectonique ?
Exercice : Histoire géologique d’un
terrain
Exercice : Histoire géologique d’un
terrain
Exercice : Histoire géologique d’un
terrain
Exercice : Histoire géologique d’un
terrain
Exercice : Histoire géologique d’un
terrain
Exercice : Histoire géologique d’un
terrain
Exercice : Histoire géologique d’un
terrain
Exercice : Histoire géologique d’un
terrain
Exercice : Histoire géologique d’un
terrain
Exercice : Histoire géologique d’un
terrain
Exercice : Histoire géologique d’un
terrain
Exercice : Histoire géologique d’un
terrain
Chronologie relative à l’échelle
régionale
??
??
Qu’est ce qu’un bon fossile
biostratigraphique


Une large répartition géographique

Pour avoir plus de chance de le trouver où que l’on soit

Petit plus : un grand nombre d’individus
Une extension temporelle réduite

Pour pouvoir donner un âge le plus précis possible

Associé à une évolution rapide

Plutôt que de regarder 1 fossile on regarde parfois un ensemble de fossile : on
parle de biozone

A opposer à un fossile de faciès (faible extension spatiale et grande extension
spatiale)
Qu’est ce qu’un bon fossile
biostratigraphique
Trilobites
Ammonites
Foraminifères
Exercice : Corrélations biostratigraphiques
Localisation des deux
coupes étudiées.
Coupe de
Carajuan
Coupe d’Angles
Exercice : Corrélations biostratigraphiques

La famille est-elle très diversifiée?
!!Réponses argumentées et illustrées!!
Espèce D
Ont elles une durée de vie faible ou
longue?
Apparition
Esp. E

Disparition
Espèce B
Y a t’il un fort renouvellement des
espèces?
Durée de vie

Espèce A
Pour chaque famille d’Ammonites
du document 3, indiquez comment
se fait son évolution.
TEMPS

Espèce C
Famille des Tripanidae
Exercice : Corrélations biostratigraphiques
Pour chaque famille
d’Ammonites du
document 3, indiquez
comment se fait son
évolution.
Y’a-t-il un fort
renouvellement des
espèces?
Ont-elles une durée de
vie faible ou longue?
Renouvellement rapide/durée
vie brève/ grande diversité
La famille est-elle très
diversifiée?
Durée de vie longue, peu
d’espèces, renouvellement lent
Exercice : Corrélations biostratigraphiques

Pourquoi cette question : La précision d’une échelle biostratigraphique est directement
liée à la finesse de l’étude paléontologique.

Il faut se pencher sur la répartition temporelle des espèces.

On a différentes résolutions stratigraphiques selon les espèces.
Exercice : Corrélations biostratigraphiques

Q3 : Quelles sont les familles utilisées pour construire l’échelle biostratigraphique ? Se
référer

Pourquoi a-t-on choisi cette (ou ces) familles?
Exercice : Corrélations biostratigraphiques
Toutes les unités
biostratigraphiques citées ici
sont définies à leur base par
l'apparition de l'espèce-indice ;
elles se terminent à l'apparition
de l'espèce-indice de l'unité
suivante.
Exercice : Corrélations biostratigraphiques

Q4 : Comparez le contenu faunique des deux coupes. Que constatez-vous ?
Exercice : Corrélations biostratigraphiques
Coupe de Carajuan
Coupe d’Angles (référence)
Sur la coupe de Carajuan seules 3 familles sur 6 sont présentes.
Il est probable que les autres familles n’existent qu’en position distale, à grande profondeur (>200m).
Exercice : Corrélations biostratigraphiques

Q5 : Corrélation des deux coupes: replacez sur la coupe de Carajuan les biozones
définies sur la coupe de référence. Que constatez-vous?
Exercice : Corrélations biostratigraphiques
Coupe de Carajuan
Coupe d’Angles (référence)
Exercice : Corrélations biostratigraphiques
Coupe de Carajuan
Coupe d’Angles (référence)
Disparition des zones à Furcillata et Nicklesi
La zone à Callidiscus voit son extension verticale réduite,
mélangée avec la zone à Radiatus.
Exercice : Corrélations biostratigraphiques

Q6 : Que signifie la surface durcie perforée ? Et le niveau ferrugineux ?
Exercice : Corrélations biostratigraphiques

Q6 : Que signifie la surface durcie perforée ?

Elle correspond à une quasi-émersion des dépôts
(faciès d’avant-plage, terriers, perforations dues à
coquillages)

Elle est associée à une lacune sédimentaire
(absence de dépôts Nicklesi/Furcillata).
Exercice : Corrélations biostratigraphiques

Q6 : Que signifie le niveau ferrugineux ?

Il indique un ralentissement de la sédimentation.

Ceci est confirmé par le mélange entre biozones:
Subheterocostata, Callidiscus et Radiatus présents
dans le même niveau.
Bilan

L'absence des zones à Nicklesi et à Furcillata permet de mettre en évidence une
lacune sédimentaire relativement importante sur la coupe de Carajuan.
L'enregistrement des dépôts n'est donc pas continu. L'intervalle de temps,
équivalent à la durée des unités à Nicklesi et à Furcillata, n'est alors pas
représenté sur la coupe de Carajuan.

A la limite Valanginien-Hauterivien de la coupe de Carajuan, T. callidiscus et C.
subheterocostata ont été récoltés dans un niveau ferrugineux d'une dizaine de
centimètres d'épaisseur. Sachant que ces deux espèces ne coexistent pas sur la
coupe d'Angles, nous pouvons interpréter ce banc ferrugineux comme un niveau
condensé. Sur une très faible épaisseur, les dépôts se sont accumulés pendant une
longue durée qui correspond au moins à l’unité à Callidiscus et à une partie de
l’unité à Subheterocostata.

Le rythme de la sédimentation est donc très variable sur la plate-forme
provençale. L'enregistrement des sédiments est perturbé et incomplet. Selon le
milieu de dépôt, une période de temps pourra être manquante (lacune
sédimentaire) ou représentée par une très faible épaisseur de sédiments
(niveau condensé), ou parfois bien enregistrée.
Chronologie à l’échelle globale
Chronologie à l’échelle globale

L’unité de base est l’étage
: Valanginien par exemple.

Les étages sont regroupés
en époques (Crétacé
Inférieur).

Les époques sont
regroupées en périodes
(Crétacé).

Les périodes sont
regroupées en ères
(Primaire, Secondaire).

Les ères sont regroupées
en éons (Phanérozoïque).
Chronologie à l’échelle globale

Les étages sont défini par un
statotype : Affleurement de
référence, le plus complet
connu.

Valenginien :

Origine du nom : château de
Valangin en Suisse.

Base définie par : 1ère occurrence
de Calpionellites darderi

Meilleur candidat au stratotype :
Montbrun-les-Bains dans la Drôme.
Chronologie à l’échelle globale

On définit actuellement les stratotypes en recherchant une coupe de
référence sur laquelle la limite inférieure d’une unité est la plus nette et
la plus documentée possible

Une unité stratigraphique est donc définie par sa limite inférieure, sa limite supérieure correspondant
à la limite inférieure de l’unité stratigraphique suivante.

Conséquences :

Les stratotypes de plusieurs limites successives peuvent se trouver à des endroits très éloignés les
uns des autres.

Il n’y a plus de représentation matérielle de référence de la durée et du contenu sédimentaire
complet d’une unité stratigraphique.
Chronologie à l’échelle globale

On définit actuellement les stratotypes en recherchant une coupe de
référence sur laquelle la limite inférieure d’une unité est la plus nette et
la plus documentée possible

Une unité stratigraphique est donc définie par sa limite inférieure, sa limite supérieure correspondant
à la limite inférieure de l’unité stratigraphique suivante.

Conséquences :

Les stratotypes de plusieurs limites successives peuvent se trouver à des endroits très éloignés les
uns des autres.

Il n’y a plus de représentation matérielle de référence de la durée et du contenu sédimentaire
complet d’une unité stratigraphique.
1ere conclusion : L’échelle des temps géologiques est une échelle de
chronologie relative définie à ses limites par des stratotypes
Chronologie à l’échelle globale

Question 1 : Que signifient
les bandes noires et
blanches à droite de
l’échelle?

Question 2 : Comment ont
été datées les limites
d’étages?
Chronologie à l’échelle globale
Noir : polarité normale : champ magnétique orienté comme le champ actuel.
opposée au champ magnétique actuel
Chronologie à l’échelle globale
Magnétite

Ces inversions sont bien connues à partir du Jurassique, car on dispose de
fonds océaniques. Une inversion environ tous les 700000 ans.

Les basaltes en refroidissant acquièrent une aimantation parallèle au champ
ambiant (minéraux ferromagnésiens) et la conservent dans le temps
Chronologie à l’échelle globale

Question 2 : Comment ont été datées les
limites d’étages?

En utilisant la radiochronologie, c’est-à-dire
en mesurant la concentration en éléments
radioactifs (fils)/radiogéniques (père) dans
des roches magmatiques, intercalées dans
des sédiments.
Chronologie à l’échelle globale

Question 2 : Comment ont été datées les
limites d’étages?

En utilisant la radiochronologie, c’est-à-dire
en mesurant la concentration en éléments
radioactifs (fils)/radiogéniques (père) dans
des roches magmatiques, intercalées dans
des sédiments.
2eme conclusion : L’échelle des temps
géologiques est une échelle de
chronologie absolue avec les limites
entre étages datées en millions
d’années.
Chronologie à l’échelle globale

A partir de ce que vous avez vu sur la chronologie relative à l’échelle de la coupe et à
l’échelle régionale, proposez une explication synthétique sur la démarche des
géologues pour construire cette échelle globale.

ETAPE1:

ETAPE2:

ETAPE3:

ETAPE4:

ETAPE5:
Chronologie à l’échelle globale

A partir de ce que vous avez vu sur la chronologie relative à l’échelle de la coupe et à
l’échelle régionale, proposez une explication synthétique sur la démarche des géologues pour
construire cette échelle globale.

ETAPE1: Succession des évènements sur une coupe : observations lithologiques et paléontologiques

ETAPE2: Comparaison, combinaison de différentes coupes pour obtenir une échelle régionale la plus
complète et précise possible. (Corrélation)

ETAPE3: Association d’échelles régionales: échelle continentale. (Corrélation)

ETAPE4: Association d’échelles continentales: échelle globale. (Corrélation)

ETAPE5: Datation absolue: radiochronologie de couches volcaniques. (datation)
Chronologie à l’échelle globale
Chronologie à l’échelle globale
Fin du TD