Datation relative

CH5 : LE TEMPS DANS L’HISTOIRE DE LA TERRE ET DE LA VIE
INTRODUCTION QUELQUES REPERES TEMPORELS :
En GA
En 102 MA
En MA
 Formation Terre 4,5 GA
 Apparition vie 3,5 GA
 Apparition O2 2 GA
 Cellule eucaryote 1,2 GA
 1° invertébré 700 MA
 1° vertébré 450 MA
 Sortie des eaux 400 MA
 1° mammifère 220 MA
 Séparation H/S : 7 MA
 1° Australopithèque 4 MA
 1° Homo Habilis 2 MA
 1° Homo Sapiens 0,2 MA
La mesure du temps au-delà de l’histoire se fait en interprétant des phénomènes géologiques et biologiques
enregistrés dans les roches et les fossiles et en utilisant des outils de datation.
L’échelle des temps de développement de la vie est subdivisée en ères :
 Primaire : - 545 /-245 MA : apparition des poissons, amphibiens, reptiles
 Secondaire : -245 /-65 MA : développement des reptiles et apparition des mammifères et oiseaux
 Tertiaire : - 65 /-7 MA : développement des mammifères
 Quaternaire : – 7 / actuel : apparition de l’homme
Comment dater l’évolution de la vie et les changements de la terre ? Comment découper le temps ?
PLAN
I DATATION RELATIVE continuité, uniformité, recoupement, identité paléontologique.
II DATATION ABSOLUE principe, choix d’éléments pour la durée
III COUPURE DU TEMPS crise biologique, causes de la crise, coupures du temps
CONCLUSION

I DATATION RELATIVE plan
On cherche à ordonner du plus jeune au plus ancien, les structures (strate, coulée, plis, faille, cristal, fossiles)
et les évènements (sédimentation, intrusion de filon et de massif, orogenèse, cristallisation, érosion)
A. PRINCIPE DE CONTINUITE (OU D’UNIFORMITE) :
Les matériaux qui se déposent ou qui refroidissent sont les mêmes sur de grandes surfaces ou de grands
volumes ; les conditions P/T sont considérées comme homogènes.
Une couche se forme en surface ou en profondeur de manière uniforme.
B. PRINCIPE DE SUPERPOSITION :
Les couches ou les coulées s’empilent les unes par dessus les autres :
Une couche ou une coulée est plus récente que celle qu’elle recouvre.
C. PRINCIPE DE RECOUPEMENT :
Certaines couches possèdent plis, faille, schistosité, foliation, filon ou massif :
La formation d’une couche est antérieure à l’évènement qui la modifie ou à la structure qui la recoupe
Dans une roche, des minéraux peuvent se recouper : les nouvelles conditions P/T les transforment.
Le minéral déformé ou recoupé est antérieur à la déformation ou recristallisation.
D. PRINCIPE D’IDENTITE PALEONTOLOGIQUE :
Les roches peuvent contenir des traces d’êtres vivants spécifiques d’un milieu de vie et d’une époque.
Des couches contenant les mêmes fossiles ont le même âge et le même milieu de formation.
Quelques caractéristiques permettent de définir un bon fossile : plus sa présence est brève, plus il est
précis. Plus il est abondant, plus il est utilisable.

II DATATION ABSOLUE plan
Comment chiffrer l’âge par rapport à aujourd’hui ?
A. PRINCIPE DES METHODES DE DATATION ABSOLUE :
Les isotopes instables se désintègrent en isotopes stables en émettant des radiations (β = e-, γ = photons).
Exemples : 14C* (C12) 14N stable, 40K* 40A, 87R* 87S
La durée de désintégration d’un élément radioactif est constante et caractérisée par sa demie vie : la proportion
d’éléments pères ne dépend que du temps et de la quantité initiale.
Le dosage isotopique par spectrométrie permet de déterminer la durée de désintégration, à condition que :
 le système soit fermé, sans échange avec l’extérieur : Ft ne vient que de P0 et F0.
 les quantités initiales d’éléments père et fils soient connues : P0 et F0 sont connues
B. ELEMENTS CHOISIS EN FONCTION DE LA DUREE RECHERCHEE
1) 14C/14N : C* organique (bois, os, coquille,…)
C*0 est constant car il est renouvelé tant que la cellule vit, et égal au C* mesuré actuel.
La mort cellulaire ferme le système : 14C* se désintègre : C*0 diminue et C*t est mesuré.
t = Ln (C*0/C*t). T/Ln2 (ans)
T50 = 5.370 ans ; maxi = 50.000 ans ; mini = 100 ans : C* est utilisé pour des durées très courtes.

2) 40K*/40A : 40K réside dans les minéraux magmatiques et métamorphiques ; il se transforme en 40A.
La difficulté pour cet élément est que K*0 est inconnu, car sa quantité est variable suivant les roches.
Toutefois 40A est un gaz qui s’échappe des roches chaudes : donc 40A0 = 0 au début du refroidissement de
la roche : 40A reste prisonnier des cristaux : son taux augmente : le taux de A mesuré dans l’échantillon
correspond au taux de K* désintégré au temps t :
t = Ln (1 + 40A/40K)/ (ans) ( = constante de désintégration)
T50 = 109 ans : maxi = 4.5.109 : datation longue, mais la contamination par l’air rend le temps approximatif.
3) 87R*/87S : R et S résident dans les minéraux des roches magmatiques : 87R se transforme en 87S.
Les difficultés sont que les taux de 87R0 87S0 varient suivant les roches et qu’ils ne s’échappent pas avant
le refroidissement n’étant pas gazeux.
Pour lever la difficulté, on considère le système 87R0/87S0 en évolution :
 Quand t augmente, 87R* diminue et 87S augmente, à la même vitesse partout, quelque soit le taux initial.
 Ces quantités sont liées par la fonction : 87St/86S = a (87Rt/86S) + (87S0/86S). 86S stable sert de référence.
 87R0 et 87SR0 déterminés graphiquement, permettent le calcul du coefficient « a », lié au temps :
t = Ln (a+1)/. ( = constante de désintégration)
T50 = 50.109ans : datation longue et fiable car sans contamination du système par l’air.
BILAN : Les principes de superposition, de continuité, de recoupement et d’identité paléontologique
permettent de reconstituer la succession des évènements régionaux. La désintégration des éléments
radioactifs permet de dater les évènements par rapport au présent, suivant la période de l’élément choisi.

III COUPURE DU TEMPS ENTRE II° ET III° plan
Le temps est découpé en ères et périodes qui servent de repères dans l’histoire.
Sur quels critères s’effectue le découpage entre II° et III° ?
A. CRISE BIOLOGIQUE entre II° et III°- 65 MA
1. Disparitions d’espèces à la fin du crétacé
Dans les océans : toutes les Ammonites, nombreux foraminifères (globotruncana), les dinosaures marins.
Sur les continents : tous les dinosaures (Nombreux reptiles survivent : tortue, crocodile, batraciens...)
Une crise biologique est une courte période de fort taux d’extinction, entre des périodes de faible
taux d’extinction ou de relative stabilité des espèces.
2. Apparitions d’espèces au paléocène (début du III)
Nombreuses espèces de mammifères, d’oiseaux, d’insectes, de foraminifères (globigérines) apparaissent
après le crétacé, au début du paléocène. La disparition des espèces du II° libère les niches écologiques
pour les nouvelles espèces du III dérivant d’espèces ancestrales, qui peuvent ainsi se diversifier
Une radiation évolutive est une prolifération d’espèces nouvelles après une crise biologique.
B. RECHERCHE DE CAUSES DE LA CRISE C/P
1. Indices relevés à la limite C/P
 Fine couche d’argile noire due à un dépôt bref de fines poussière de basalte altéré.
 Fort taux d’Iridium sous forme de pic très court, indiquant un évènement mondial bref et intense.
 Présence de magnétites nickélifères et de sphérules de verre dans certains sites de la limite C/P.
 Forte baisse du rapport 13C/12C et du carbonate indiquant une diminution des êtres vivants.