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Chapitre
1 : La mesure du
temps en géologie I. La datation relative Une première façon d’approcher l’histoire de la Terre consiste à établir
l‘ordre des formations géologiques par rapport à l’ordre de succession
temporelle des évènements géologiques. A. Les principes de la datation relative (schema) · Le
principe de superposition
Ce
principe concerne seulement les structures géologiques qui sont formes par dépôt
successif (roches sédimentaires, la lave.) Selon le principe de superposition,
une couche est plus récente que la couche qu’elle recouvre, et vice versa. · Le
principe de recoupement Ce principe s’applique dans le cas ou des structures géologiques se recoupent ( ex : filons volcaniques ou un massif intrusif de granite.) De même, lorsque des déformations souples (plis) ou cassantes (failles) affectent une série sédimentaire, les évènements tectoniques sont plus récents que les roches déformées les plus jeunes. · Le
principe de continuité Si, en des endroits forts éloignes, on peut établir qu’on est en présence d’une même couche, on est conduit à admettre que cette couche a partout le même age. A une époque donnée, les conditions de sédimentation peuvent diffère d’un endroit a l’autre. · Le
principe d’identité paléontologique Certaines
fossiles peuvent être des marqueurs temporels, Ces fossiles sont appelés :
fossiles stratigraphiques. Ces fossiles correspondent à des formes qui
ont vécu pendant une période relativement brève dans des zones très étendues
géographiquement. B. Un calendrier géologique de référence L’application systématique de ces différents principes permet de reconstituer une chronologie relative des évènements : son histoire géologique. Ces recoupements ont permis aux géologues d’établir un calendrier de référence qui est à l’échelle stratigraphique internationale des temps géologiques. Il est découpé en périodes successives donc chacune est désignée par un nom qui évoque le lieu ou la formation géologique caractéristique de cette période (le stratotype.) II. La datation absolue La chronologie relative permet de repérer avec précision l’ordre chronologique des évènements géologiques, mais elle ne donne aucun renseignement sur l’age d’un évènement. Le but d’une chronologie absolue est d’obtenir ce type d’information. A. Le principe des méthodes de datation absolue La
méthode de datation absolue est basée sur la radioactivité de certains éléments
chimiques présents à l’état de traces dans les échantillons. De
nombreux éléments chimiques possédant des isotopes naturels radioactifs qui
se désintègrent spontanément en élément stable. L’isotope radioactif
d’origine (élément père) se transforme au fil du temps en un élément fils.
(Ces deux éléments présentent une légère différence de masse, et sont
identifiables a l’aide d’un spectromètre de masse.) La
décroissance radioactive de l’élément père se fait selon une fonction
exponentielle du temps, c’est à dire, quelle que soit la quantité d’élément
père présente à un moment donne, il faut toujours le même temps pour que
cette quantité soit divisée par deux : Cette durée est la période
radioactive qui est caractéristique de l’élément considéré. La mesure des
proportions des deux masses nous permet de retrouver depuis combien de temps a débute
le processus de désintégration. Si ce processus a débute au moment de la mise
en place de la roche ou du minéral, ce temps est aussi l’age de l’échantillon.
B. Les choix d’une méthode appropriée à l’échantillon L’échantillon
à dater doit répondre à certains critères. Il faut déjà que les éléments
mesurés soient restes prisonniers dans la roche depuis sa formation et qu’il
n’y ait pas eu d’apport de l’extérieur ou fuite de ces mêmes éléments.
Un tel système qui ne permet aucun échange avec l’extérieur est appelé
« système fermé. » §
Pour une roche
magmatique, la fermeture du système correspond au moment ou la cristallisation
du magma est achevée. §
Dans les roches
grenues, la cristallisation n’est achevée que plusieurs centaines de milliers
d’années après. §
Pour une roche
volcanique, la fermeture du système est beaucoup plus rapide car le
refroidissement en surface du magma est « immédiat. » § Les roches sédimentaires sont généralement soumises à des échanges avec l’environnement et ne constituent que rarement des systèmes fermés. Le choix de
l’isotope doit tenir compte de l’age présumé de la roche, d’une part, de
la vitesse de la désintégration de l’élément utilise d’autre part. Cette
« période » varie dépendant des éléments. Pour qu’un échantillon
soit dater avec une précision suffisante, il faut que son age ne corresponde
pas a un nombre excessif de périodes car la teneur de l’élément père
devient alors trop faible pour être mesurer. Les méthodes
de datation isotopiques sont complexes et de nombreuses erreurs peuvent fausser
les mesures. La faible quantité des éléments mesures et la contamination
de l’échantillon par des isotopes après la fermeture du système, sont les
deux principaux écueils à éviter. C. Quelques méthodes de datationLa datation par le Carbone 14 (14C) La datation
par le Carbone 14 est une méthode adaptée aux périodes récentes car sa période
est seulement de 5370 ans. La méthode n’est donc applicable que pour des durées
de l’ordre de 50000 ans au maximum. De plus, la datation au Carbone 14 ne peut
être réalisée que sur des échantillons contenants du carbone, c’est a
dire, essentiellement des échantillons dérivés d’êtres vivants. La datation « Potassium/Argon » La datation
« Potassium/Argon » permet de dater les roches beaucoup plus
anciennes car le 40K se désintègre en donnant de l’40Ar
avec une période de 1.31 Ga. Dans cette méthode, c’est la quantité d’élément
fils (Argon) forme au cours du temps que l’on va mesurer avant la fermeture du
système. Remarque :
Le 40Ar existe en quantité importante dans la nature, donc les
risques de contamination entraînant des erreurs sont loin d’être négligeables.
La méthode « Rubidium/Strontium »
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