Chapitre 17/Le temps et les roches

Comment connait-on l’histoire de la Terre et de ses êtres vivants ?

Ce cours doit vous permettre de comprendre comment fait le géologue pour lire l’histoire de la Terre et de ses êtres vivants dans le sous-sol de la planète.

Les concepts que vous devrez savoir utiliser à l’issue de ce cours: chronologie relative et absolue, principes de datations relative et absolue, fossiles stratigraphiques et géochronomètres.

L’essentiel d’un seul coup d’œil:

1-La chronologie relative :

Historiquement, les naturalistes du XIXe siècle se sont intéressés aux fossiles, et aux plus célèbres d’entre eux : les dinosaures. Comme ils en ont trouvé beaucoup dans des couches de craie, on a donné à ces couches le nom de crétacé. On en a aussi trouvé un certain nombre dans le Jura, d’où le nom Jurassique donné à cette période géologique. Ainsi s’est construite l’échelle des temps géologiques. Aux fossiles se sont ajoutés un certains nombre de principes géologiques parmi lesquels:

le principe d’actualisme : tout évènement se déroulant d’une certaine façon aujourd’hui se déroulait de la même façon avant.
le principe de superposition : une couche de sédiment se situant sous une autre couche est plus vieille qu’elle.
le principe de continuité : deux couches séparées mais ayant les mêmes caractéristiques sont du même âge.
le principe de recoupement : lorsqu’un évènement, comme une faille, recoupe un terrain alors cet évènement est postérieur à la formation du terrain.
le principe d’inclusion : lorsqu’une roche possède une inclusion comme un galet dans un grès, alors cette inclusion s’est formée avant la roche dans laquelle elle se trouve.
le principe d’identité paléontologique : si deux roches ne sont pas les mêmes mais qu’elles possèdent les mêmes fossiles alors elles sont probablement du même âge.

Ces principes permettent de reconstituer la chronologie relative de structures ou d’événements géologiques de différentes natures et à différentes échelles d’observation.

Les associations de fossiles stratigraphiques, fossiles ayant évolué rapidement et présentant une grande extension géographique, sont utilisées pour caractériser des intervalles de temps. L’identification d’associations fossiles identiques dans des régions géographiquement éloignées permet l’établissement de corrélations temporelles entre formations.

Les coupures dans les temps géologiques sont établies sur des critères paléontologiques: l’apparition ou la disparition de groupes fossiles.

La superposition des intervalles de temps, limités par des coupures d’ordres différents (ères, périodes et étages), aboutit à l’échelle stratigraphique de temps géologiques.

2-La chronologie absolue :

Lorsque l’on a décidé de créer le crétacé, on ne savait pas quel âge avaient les roches de cet ensemble de couches. Autrement dit, on ne savait pas que tous les dinosaures étaient plus âgés que 65Ma. Il fallut attendre la découverte de la radioactivité par Marie Curie pour trouver l’âge d’une roche.

La désintégration radioactive est un phénomène continu et irréversible. La demi-vie d’un élément radioactif est caractéristique de cet élément. La quantification de l’élément père radioactif et de l’élément fils radiogénique permet de déterminer l’âge des minéraux constitutifs d’une roche.

Différents chronomètres sont classiquement utilisés en géologie. Ils se distinguent par la période de l’élément père. Le choix du chronomètre dépend de l’âge supposé de l’objet à dater.

Les datations absolues sont effectuées sur des roches magmatiques ou métamorphiques, en utilisant les roches totales ou leurs minéraux isolés.

L’âge obtenu est celui de la fermeture du système considéré: un minéral ou une roche. Cette fermeture correspond à l’arrêt de tout échange entre le système considéré et l’environnement, par exemple quand un cristal solide se forme à partir d’un magma liquide. Des températures de fermeture différentes pour différents minéraux expliquent que des mesures effectuées sur un même objet tel qu’une roche, avec différents chronomètres, puissent fournir des valeurs différentes. La désintégration du Rubidium 87 en Strontium 87 est classiquement exploitée pour connaitre l’âge des granites.

Schéma:

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/spip.php?article1785

Révisions:

Travaux Pratiques :

TP/Mise en évidence de la variation des microfossiles marins entre le Crétacé (K) et le Tertiaire (T)

TP/Comprendre la notion de demi-vie d’un élément radioactif

Entrainement:

https://innoverensvt.org/2023/01/29/qcm-sur-le-fonctionnement-de-la-terre-externe

https://innoverensvt.org/2024/03/12/qcm-sur-la-datation-absolue

La datation de la météorite « Allende » :

Tracez, sur Excel, le graphique de la variation des rapports de Strontium 87/Strontium 86 (y = ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) en fonction des rapports de Rubidium 87/Strontium 86 ( x = ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr)
Ce graphique est droite
Toute droite est du type Y = aX + b
a représente le coefficient directeur de la droite
Trouvez le coefficient directeur grâce au logiciel
Notez le coefficient directeur
Or, lors d’une décroissance radioactive, le coefficient directeur a = (e^λt – 1)
A partir de là, trouvez l’âge de la météorite