Fiche de révision : Datation et histoire géologique

📋 Plan du Cours

1. Méthodes de datation géologique
2. Principes de chronologie relative
3. Échelle stratigraphique et temps géologiques
4. Fondements de la radiochronologie
5. Méthodes isotopiques de datation
6. Archives continentales et cycles orogéniques
7. Traces d’une ancienne marge passive
8. Traces de l’océan alpin
9. Traces de subduction et collision

📅 Repères chronologiques

1. vers 90 Ma et vers 30 MaLa paléo-subduction sous la plaque adriatique de la plaque eurasienne a commencé puis s’est achevée.
2. entre 200 et 150 MaL’ophiolite du Chenaillet s’est formée ou a été mise en place durant cet intervalle.
3. 245 à 150 Ma, puis vers 150 à 140 MaLe basculement des blocs du Taillefer a fracturé la croûte continentale, puis un océan s’est formé.

📖 1. Méthodes de datation géologique

★ À maîtriser

📌 La datation relative établit l’ordre chronologique de deux événements, tandis que la datation absolue fournit leur âge avec une marge d’erreur.

Compléments

• Les méthodes de datation s’appliquent de l’échelle macroscopique à l’échelle microscopique.

💡 Astuce mémo

Relative = ordre entre événements ; absolue = âge chiffré.

📖 2. Principes de chronologie relative

🔑 Notions clés & Définitions

• Actualisme : Lyell, 1830 - Postule que les lois qui régissent les phénomènes géologiques actuels étaient également valables dans le passé.
• Fossile stratigraphique : Permet de dater relativement une couche grâce à une existence courte à l’échelle géologique, une aire d’expansion étendue et une grande abondance.

★ À maîtriser

• Selon le principe de superposition, dans deux couches superposées, la couche la plus basse est la plus ancienne, uniquement pour les roches sédimentaires et les coulées volcaniques. - Sténon, 1669

• Tout événement géologique qui recoupe ou déforme une structure est postérieur à cette structure, et les couches sédimentaires initialement horizontales devenues inclinées ont subi une déformation ultérieure.

• Deux couches sédimentaires qui contiennent les mêmes fossiles stratigraphiques ont le même âge, même si elles sont séparées par une grande distance.

Compléments

📌 Toute inclusion est plus ancienne que la structure qui l’entoure.

💡 Astuce mémo

Superposition, recoupement, inclusion, fossiles.

📖 3. Échelle stratigraphique et temps géologiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Stratotype : Affleurement géologique de référence servant à définir un étage de l’échelle stratigraphique selon les fossiles qu’il contient.

★ À maîtriser

• Les trois ères citées sont:
  • l’ère primaire ou Paléozoïque
  • l’ère secondaire ou Mésozoïque
  • l’ère tertiaire ou Cénozoïque

Compléments

• Le Cénomanien est défini par le stratotype du Mans, dont le nom vient du latin.

• Le Précambrien, le Paléozoïque, le Mésozoïque et le Cénozoïque constituent les temps fossilifères lorsqu’ils sont définis à partir de fossiles, tandis que l’Archéen et le Protérozoïque appartiennent aux temps non fossilifères antérieurs à l’apparition de la vie.

💡 Astuce mémo

Ères → périodes → étages.

📖 4. Fondements de la radiochronologie

🔑 Notions clés & Définitions

• Radiochronologie : Date des objets en utilisant la désintégration radioactive régulière d’isotopes contenus dans les roches ou les minéraux.

★ À maîtriser

• Un isotope père radioactif instable se désintègre continûment et irréversiblement en isotope fils radiogénique selon une constante de désintégration λ.

📐 Formule - La loi de désintégration radioactive s’écrit $P=P_0e^{-[1mλT}$ et permet de calculer l’âge avec $T=\frac{\ln(P_0/P)}{λ}$.

📌 La datation absolue par radiochronologie exige un système fermé, sans départ ni apport d’élément père ou fils, et la solidification correspond à la fermeture du système pour une roche issue d’une lave.

Compléments

📌 L’isotope radioactif doit être choisi selon l’âge présumé de l’échantillon, car une période trop courte laisse une quantité de père trop faible et augmente la marge d’erreur.

💡 Astuce mémo

Désintégration régulière → chronomètre isotopique → âge.

📖 5. Méthodes isotopiques de datation

★ À maîtriser

• La méthode rubidium-strontium exploite la désintégration de ⁸⁷Rb en ⁸⁷Sr dans les minéraux d’une roche comme le granite.

📐 Formule - Dans la méthode rubidium-strontium, l’âge est calculé à partir de la pente m de la droite isochrone selon $t=\frac{\ln(m+1)}{λ}$.

• La méthode uranium-plomb utilise les rapports isotopiques ²³⁸U/²⁰⁶Pb et ²³⁵U/²⁰⁷Pb, car le plomb provient uniquement de la désintégration de l’uranium.

• Dans la méthode potassium-argon, le ⁴⁰K se désintègre en ⁴⁰Ar avec une période de 1,31 Ga, et l’abondance du potassium confère une grande universalité à la méthode.

Compléments

• La méthode rubidium-strontium permet de dater des événements très anciens grâce à la très longue période de désintégration du ⁸⁷Rb.

📌 La méthode potassium-argon mesure l’argon formé après la fermeture du système, mais l’argon naturel abondant expose l’échantillon à une contamination et à des erreurs.

💡 Astuce mémo

Rb-Sr, U-Pb et K-Ar utilisent des couples isotopiques différents.

📖 6. Archives continentales et cycles orogéniques

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle de Wilson : Décrit la succession des étapes tectoniques permettant de reconstituer les continents et les océans passés à partir des ceintures orogéniques.

★ À maîtriser

• À cause de la subduction, les roches océaniques ont au maximum 200 Ma, tandis que les roches continentales peuvent dépasser 4 Ga.

• Les plus anciennes roches continentales identifiées au Canada sont des gneiss âgés de 4,02 Ga, datés par la méthode uranium-plomb sur des zircons.

Compléments

• Les Alpes se sont formées il y a environ 30 Ma et appartiennent au dernier cycle orogénique terrestre, commencé il y a plus de 200 Ma.

💡 Astuce mémo

Subduction → renouvellement océanique ; continents anciens → mémoire des orogenèses.

📖 7. Traces d’une ancienne marge passive

📝 Points essentiels

• Les failles normales et les sédiments en éventail du massif du Taillefer témoignent d’une extension continentale suivie de la formation d’un rift puis d’une marge passive bordant un océan.

💡 Astuce mémo

Extension → blocs basculés → rift → marge passive.

📖 8. Traces de l’océan alpin

🔑 Notions clés & Définitions

• Ophiolite : Fragment d’ancienne lithosphère océanique conservé sur un continent.

★ À maîtriser

• Le massif du Chenaillet est une ophiolite bien préservée qui a échappé à la subduction par obduction lors de la fermeture de l’océan alpin.

Compléments

• Le Chenaillet présente un métamorphisme de basse pression et basse température, caractéristique d’un métamorphisme hydrothermal, avec des amphiboles qui sont des minéraux hydratés.

💡 Astuce mémo

Chenaillet : océan préservé ; Queyras-Mont Viso : océan subduit.

📖 9. Traces de subduction et collision

🔑 Notions clés & Définitions

• Collision continentale : Affrontement de continents qui raccourcit et épaissit la croûte après la fermeture d’un océan.

★ À maîtriser

• Les ophiolites du Queyras et du mont Viso contiennent de la croûte océanique composée de basalte et de gabbro ainsi que de la péridotite du manteau, métamorphisées dans un faciès haute pression-basse température.

• Le raccourcissement crustal se manifeste par: des failles inverses, des plis, des charriages ou nappes de charriage, une racine crustale épaisse de 50 km, une subduction crustale marquée par la coésite

Compléments

• La coésite est une forme du quartz qui témoigne de conditions de très haute profondeur, autour de 90 km.

💡 Astuce mémo

Subduction vers 90–30 Ma, puis collision à partir de 30 Ma.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des méthodes de datation