QCM : Datation absolue des roches (10 questions)

Question 1

1. Que permet de déterminer la datation absolue d’une roche ou d’un minéral, et sur quel phénomène naturel repose-t-elle ?

Un ordre d’ancienneté fondé sur la position des couches

Un âge chiffré fondé sur la désintégration radioactive naturelle

Un âge de cristallisation établi sans phénomène radioactif

Un âge chiffré fondé sur la succession des couches géologiques

Explication

La datation absolue estime en chiffres l’âge d’une roche ou d’un minéral à partir de la désintégration radioactive naturelle. Le classement des couches et leur succession relèvent plutôt de la datation relative, tandis que la cristallisation seule ne fournit pas ici le principe de datation.

Answer

Un âge chiffré fondé sur la désintégration radioactive naturelle

Question 2

2. Un minéral cristallise en incorporant un isotope radioactif dont la désintégration forme un élément fils. Quelle information permet d’estimer le temps écoulé depuis la cristallisation ?

La vitesse à laquelle le minéral s’est cristallisé dans la roche

La quantité d’élément fils considérée indépendamment de l’isotope père

Le moment où l’isotope radioactif a été incorporé au minéral

La vitesse de transformation de l’isotope père en élément fils

Explication

La vitesse de désintégration du couple isotopique permet de relier la transformation de l’élément père en élément fils au temps écoulé depuis la cristallisation. La seule quantité de fils, le moment d’incorporation ou la vitesse de cristallisation ne correspondent pas à cette information déterminante.

Answer

La vitesse de transformation de l’isotope père en élément fils

Question 3

3. Un échantillon contient initialement 80 mg d’un isotope radioactif. Après quelle durée, exprimée en fonction de sa demi-vie, la quantité restante est-elle de 40 mg ?

Après deux demi-vies

Après une demi-vie

Après une durée de disparition complète

Après une demi-vie calculée sur les 40 mg restants

Explication

Une demi-vie est la durée au bout de laquelle la quantité initiale d’isotope radioactif est réduite de moitié : 80 mg deviennent donc 40 mg après une demi-vie. Deux demi-vies conduiraient à 20 mg, et la demi-vie ne désigne pas la disparition complète.

Answer

Après une demi-vie

Question 4

4. Deux couples isotopiques ont des demi-vies différentes : le couple A a une demi-vie deux fois plus longue que celle du couple B. Comment leurs constantes de désintégration se comparent-elles ?

La constante de A vaut la moitié de celle de B

La constante de A vaut quatre fois celle de B

La constante de A est égale à celle de B

La constante de A vaut le double de celle de B

Explication

La constante de désintégration est spécifique au couple isotopique et proportionnelle à l’inverse de sa demi-vie : une demi-vie deux fois plus longue implique donc une constante deux fois plus petite. Une proportionnalité directe ferait doubler la constante, tandis que l’égalité ou un facteur quatre ne respecte pas cette relation.

Answer

La constante de A vaut la moitié de celle de B

Question 5

5. À quel moment un système géologique devient-il fermé dans une roche magmatique ?

Lors de la cristallisation, quand les minéraux piègent les éléments dans la roche.

Au début de la fusion, quand les éléments se mélangent dans le magma.

Pendant le refroidissement initial, lorsque les éléments peuvent encore s’échapper.

Après une longue période, quand les éléments radioactifs ont fini de se désintégrer.

Explication

Dans une roche magmatique, le système se ferme lors de la cristallisation, qui immobilise les éléments dans les minéraux. Le magma liquide n’est pas encore fermé, car ses éléments peuvent s’y déplacer ou s’en échapper.

Answer

Lors de la cristallisation, quand les minéraux piègent les éléments dans la roche.

Question 6

6. Quels rapports isotopiques sont placés respectivement en abscisse et en ordonnée pour construire l’isochrone rubidium-strontium ?

^{86}\mathrm{Sr}/^{87}\mathrm{Rb}

en abscisse et

^{87}\mathrm{Sr}/^{86}\mathrm{Sr}

en ordonnée

^{87}\mathrm{Sr}/^{86}\mathrm{Sr}

en abscisse et

^{87}\mathrm{Rb}/^{86}\mathrm{Sr}

en ordonnée

^{87}\mathrm{Rb}/^{86}\mathrm{Sr}

en abscisse et

^{87}\mathrm{Sr}/^{86}\mathrm{Sr}

en ordonnée

^{87}\mathrm{Rb}/^{87}\mathrm{Sr}

en abscisse et

^{86}\mathrm{Sr}/^{87}\mathrm{Sr}

en ordonnée

Explication

L’isochrone place le rapport rubidium 87 sur strontium 86 sur l’axe horizontal, et le rapport strontium 87 sur strontium 86 sur l’axe vertical. Inverser ces axes, comme dans une autre proposition, ne respecte pas la convention indiquée pour cette méthode.

Answer

$$^{87}\mathrm{Rb}/^{86}\mathrm{Sr}$$ en abscisse et $$^{87}\mathrm{Sr}/^{86}\mathrm{Sr}$$ en ordonnée

Question 7

7. Quel est le rôle de l’argon dans le chronomètre potassium-argon au moment de la fermeture du système ?

Sa présence initiale permet de calculer la quantité de potassium 40 incorporée au magma.

Son absence initiale fournit un point de départ pour mesurer l’accumulation de l’argon 40 radiogénique.

Son échappement continu après la fermeture sert à mesurer la vitesse de désintégration du potassium 40.

Sa stabilité transforme le potassium 40 en un isotope fils qui ne peut plus se désintégrer.

Explication

L’argon s’échappe du magma avant la fermeture du système, de sorte que la quantité initiale d’argon 40 est nulle et que son accumulation ultérieure peut être reliée à l’âge. L’argon n’est pas un isotope stable qui se forme à partir du potassium 40 après la fermeture : c’est l’isotope fils radiogénique.

Answer

Son absence initiale fournit un point de départ pour mesurer l’accumulation de l’argon 40 radiogénique.

Question 8

8. Dans la distinction entre datation absolue et datation relative, quel rôle est attribué à la datation relative ?

Elle établit l’échelle stratigraphique à partir des demi-vies isotopiques.

Elle aide à choisir le chronomètre géologique le plus pertinent.

Elle mesure la proportion d’isotopes pères restant dans un minéral.

Elle fournit directement un âge chiffré à la roche étudiée.

Explication

La datation relative sert à orienter le choix du chronomètre géologique adapté, tandis que la datation absolue attribue un âge chiffré. L’attribution directe d’un âge numérique relève donc de la datation absolue, et non de la datation relative.

Answer

Elle aide à choisir le chronomètre géologique le plus pertinent.

Question 9

9. Quelle comparaison décrit correctement les contributions de Becquerel et de Rutherford à l’émergence de la datation absolue ?

Becquerel met au point la datation par le rubidium, puis Rutherford mesure la cristallisation des minéraux.

Becquerel découvre la radioactivité, puis Rutherford estime l’âge d’une roche à partir de la désintégration du radium en hélium.

Becquerel estime l’âge d’une roche grâce au radium, puis Rutherford découvre la radioactivité naturelle.

Becquerel découvre l’isotope strontium 87, puis Rutherford détermine la demi-vie du rubidium 87.

Explication

La découverte de la radioactivité par Becquerel a rendu possible la datation absolue, et Rutherford a ensuite utilisé la désintégration du radium en hélium pour estimer l’âge d’un échantillon rocheux. L’estimation de l’âge est associée à Rutherford, non à Becquerel.

Answer

Becquerel découvre la radioactivité, puis Rutherford estime l’âge d’une roche à partir de la désintégration du radium en hélium.

Question 10

10. Si un isotope radioactif a une demi-vie de 50 millions d’années, combien de temps s’est écoulé lorsque sa quantité initiale est réduite à 25 % ?

150 millions d’années, car trois demi-vies se sont écoulées

50 millions d’années, car une demi-vie s’est écoulée

200 millions d’années, car quatre demi-vies se sont écoulées

100 millions d’années, car deux demi-vies se sont écoulées

Explication

Chaque demi-vie divise par deux la quantité restante : deux demi-vies réduisent donc la quantité initiale à 25 %, en 100 millions d’années. Une seule demi-vie laisserait 50 % de l’isotope, et non 25 %.

Answer

100 millions d’années, car deux demi-vies se sont écoulées

QCM : Datation absolue des roches (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Que permet de déterminer la datation absolue d’une roche ou d’un minéral, et sur quel phénomène naturel repose-t-elle ?

2. Un minéral cristallise en incorporant un isotope radioactif dont la désintégration forme un élément fils. Quelle information permet d’estimer le temps écoulé depuis la cristallisation ?

3. Un échantillon contient initialement 80 mg d’un isotope radioactif. Après quelle durée, exprimée en fonction de sa demi-vie, la quantité restante est-elle de 40 mg ?

4. Deux couples isotopiques ont des demi-vies différentes : le couple A a une demi-vie deux fois plus longue que celle du couple B. Comment leurs constantes de désintégration se comparent-elles ?

5. À quel moment un système géologique devient-il fermé dans une roche magmatique ?

6. Quels rapports isotopiques sont placés respectivement en abscisse et en ordonnée pour construire l’isochrone rubidium-strontium ?

7. Quel est le rôle de l’argon dans le chronomètre potassium-argon au moment de la fermeture du système ?

8. Dans la distinction entre datation absolue et datation relative, quel rôle est attribué à la datation relative ?

9. Quelle comparaison décrit correctement les contributions de Becquerel et de Rutherford à l’émergence de la datation absolue ?

10. Si un isotope radioactif a une demi-vie de 50 millions d’années, combien de temps s’est écoulé lorsque sa quantité initiale est réduite à 25 % ?

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