L`AGE DE LA LITHOSPHERE CONTINENTALE

TP3 chap1 TS poly prof
L’AGE DE LA LITHOSPHERE CONTINENTALE
La croûte continentale diffère de la croûte océanique par son hétérogénéité, son épaisseur, sa densité.
L’âge de la croûte océanique n’excède pas 200Ma alors que la Terre est âgée de 4.56Ga.
Accroche : âge de la surface de la terre livre couverture + mesure radioactivité granite
Quel est l’âge de la croûte continental et comment dater les roches anciennes ?
Comprendre le lien entre phénomènes mathématiques et phénomènes naturels
Utiliser un logiciel pour déterminer un âge graâce à la méthode des droites isochrones
Extraire et exploiter des informations pour caractériser l’âge de la croûte continentale
Communiquer en rédigeant une synthèse
Activité 1 TP3 chap 1 TS : principe de la datation absolue :
Documents ci-dessous + livre p 152
Belin Edition 2012
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Parmi les isotopes radioactifs servant aux datations, étudions le
87
Rb .
Le rubidium est un élément souvent associé au potassium (situé juste au-dessus dans le tableau de Mendeléiev). Son
isotope 87 (87Rb) qui est radioactif se désintègre en strontium 87Sr avec une émission ß. Le Strontium est lui plutôt
associé au calcium. La demi-vie est de 48,8 milliards d'années. Ce cas (qui correspond à un cas plus général de datation)
est plus complexe que les deux précédents. Il s'agit de trouver l'âge de la roche alors que les quantités initiales d'isotope
père et d'isotope fils sont inconnues. Pour cela, il faut des mesures provenant d'au moins deux échantillons de même
origine. L'utilisation d'un isotope de référence est alors indispensable pour comparer les mesure des différents
échantillons. C'est l'isotope 86Sr qui est stable (comme 87Sr) et qui n'est pas radiogénique (contrairement à 87Sr) qui sert
de référence dans ce cas. Les échantillons sont choisis suivant des critères géologiques qui permettent de supposer
qu'ils ont la même origine.
Ces échantillons sont :


soit des roches magmatiques géographiquement proches, dont la composition chimique et la disposition sont
compatibles avec une différenciation magmatique (voir le premier exercice).
soit différents minéraux d'une même roche (cas des deux autres exemples).
Dans les deux cas les résultats ne peuvent être fiables que si les rapports Rb/Sr initiaux sont assez différents. Le
Strontium est plutôt associé au Calcium auquel il ressemble chimiquement, alors que le Rubidium est plutôt associé au
Potassium. Les magmas granitiques ont ainsi des rapports 87Rb/86Sr plus élevés que les magmas basaltiques. Les
rapports isotopiques initiaux du Sr sont par contre les mêmes si les échantillons ont vraiment la même origine.
Les mesures sont faites au spectrographe de masse pour différencier les isotopes.
1. Comment fonctionne un spectrographe de masse ?
Avec le logiciel « Radiochr »
Choisir le menu Loi de décroissance - et le 87Rb
Déplacer le curseur situé sous le graphique pour faire tracer l'évolution de la quantité d'isotope radioactif au cours du
temps.
2. Que représentent les axes ?
3. Relevez la demi-vie pour le 87Rb
4. A l’aide de votre manuel expliquez le principe de la droite isochrone
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Activité 2 TP3 Chap1 TS : la datation de deux granites par la méthode Rb/Sr
Livre p 152-153 : à lire et analyser avant tout !
5. Quels sont les échantillons dont la teneur en 87Sr augmente le plus vite ? Expliquer pourquoi.
6. Quelle est la disposition des points représentant les divers échantillons à un instant t quelconque ? Expliquer
pourquoi ?
7. Que se passe-t-il s’il n’y a pas de Rb au départ ?
8. Les conditions nécessaires à la détermination de l’âge sont-elles réunies ? Argumenter.
9. Calculer l’âge des roches.
10. A quel évènement correspond-il ?
11. Proposez un bilan à l’ensemble du TP
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Correction :
L’inconvénient de cette méthode est que l’on ne connaît pas 87Rb0 et 87 Sr0 et en plus ces quantité varient d’un minéral à
l’autre donc on mesure 87Rb et 87Sr actuels. On utilisera plusieurs échantillons et on comparera à une référence car
87
Sr/86Sr est identique dans chaque minéral d’une roche.
Comme isotope de référence on utilise 86Sr car il est stable.
87
RB= 87Rbo x e-λt
Si les échantillons ont une même origine et n’ont pas échangé ni Sr ni Rb avec l’extérieur les points représentants les
échantillons dans un repère d’abscisse 87 Rb / 86Sr et d’ordonnée 87Sr/86Sr sont alignés et la pente (a) de la droite
donne :
A= eλt -1 donc t= [ln(A+1)]/λ
La pente donne le temps qui s’est écoulé depuis le stade initial de la formation de la roche c’est donc l’âge de la roche.
5. Quels sont les échantillons dont la teneur en 87Sr augmente le plus vite ? Expliquer pourquoi.
Analyse graphique. Les échantillons avec une quantité de 87 Sr augmentent le plus vite sont ceux qui ont le taux de 87 Rb
le plus important car en se désintégrant ils forment du 87 Sr. La quantité de 87 Rb augmente la valeur du rapport 87 Rb / 86
Sr.
6. Quelle est la disposition des points représentant les divers échantillons à un instant t quelconque ?
Expliquer pourquoi.
Analyse graphique. On obtient une droite car tous les minéraux ont le même âge on parle de droite isochrone. Ceci est
normal car tous les minéraux proviennent de la même roche
7. Que se passe-t-il s’il n’y a pas de Rb au départ ?
Il n’y aura pas d’augmentation de la quantité de 87 Sr et donc le 86 Sr reste stable donc pas de changement.
8. Les conditions nécessaires à la détermination de l’âge sont-elles réunies ? Argumenter.
Les conditions sont réunies car on connaît le rapport 87 Sr/86 Sr initial, et la quantité de 87Rb/86 Sr donc il est possible en
calculant la pente de la droite de trouver l’âge de la roche.
9. Calculer l’âge des roches.
t= - [ln(a +1)]/λ t= -300 Ma environ
10. A quel évènement correspond-il ?
Vous deviez utiliser votre échelle stratigraphique pour voir à quel moment cela s’est produit : mise en place de la
Bretagne.
11. Proposez un bilan à l’ensemble du TP
Voir bilan livre
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