QCM : Datation géologique absolue et relative (20 questions)

Question 1

1. Dans une roche continentale datée par K/Ar, quel isotope fils est produit par la désintégration radioactive de l’isotope père ?

Le

^{40}\mathrm{Pb}

, produit par le

^{40}\mathrm{K}

Le

^{40}\mathrm{Ar}

, produit par le

^{40}\mathrm{K}

Le

^{40}\mathrm{K}

, produit par le

^{40}\mathrm{Ar}

Le

^{40}\mathrm{Ar}

, produit par le

^{40}\mathrm{Ca}

Explication

La méthode K/Ar repose sur la désintégration du $^{40}\mathrm{K}$ en $^{40}\mathrm{Ar}$ . Inverser les isotopes confond père et fils, tandis que le plomb ou le calcium ne correspond pas au couple indiqué.

Answer

Le $$^{40}\mathrm{Ar}$$, produit par le $$^{40}\mathrm{K}$$

Question 2

2. Pour un isotope radioactif, on connaît le nombre initial d’atomes pères $N_0$ , la constante de désintégration $\lambda$ et le temps écoulé $t$ . Quelle relation permet de calculer le nombre actuel d’atomes pères $N$ ?

N = N_0 e^{\lambda t}

N = \frac{e^{-\lambda t}}{N_0}

N = N_0 e^{-t/\lambda}

N = N_0 e^{-\lambda t}

Explication

Le nombre d’atomes pères suit une décroissance exponentielle : $N = N_0 e^{-\lambda t}$ . Un exposant positif inverse la décroissance, placer $N_0$ au dénominateur change la relation, et remplacer $\lambda t$ par $t/\lambda$ modifie la constante de désintégration.

Answer

$$N = N_0 e^{-\lambda t}$$

Question 3

3. Pour calculer l’âge d’une roche par K/Ar à partir des concentrations mesurées, quelle expression doit-on utiliser ?

t=\frac{1}{\lambda}\ln\left[10\cdot\frac{[^{40}\mathrm{Ar}]}{[^{40}\mathrm{K}]}+1\right]

t=\ln\left[10\cdot\frac{[^{40}\mathrm{Ar}]}{[^{40}\mathrm{K}]}+1\right]\cdot\lambda

t=\frac{1}{\lambda}\ln\left[10\cdot\frac{[^{40}\mathrm{K}]}{[^{40}\mathrm{Ar}]}+1\right]

t=\frac{1}{\lambda}\ln\left[\frac{[^{40}\mathrm{Ar}]}{[^{40}\mathrm{K}]}+1\right]

Explication

L’âge K/Ar se calcule en multipliant le logarithme de $10\cdot[^{40}\mathrm{Ar}]/[^{40}\mathrm{K}]+1$ par $1/\lambda$ . Omettre le facteur 10, inverser le rapport ou multiplier par $\lambda$ modifie la formule.

Answer

$$t=\frac{1}{\lambda}\ln\left[10\cdot\frac{[^{40}\mathrm{Ar}]}{[^{40}\mathrm{K}]}+1\right]$$

Question 4

4. Une géologue observe les relations géométriques entre des couches, une faille et des inclusions afin de reconstituer leur ordre avant/après ; de quelle démarche s’agit-il ?

La datation absolue des événements géologiques

La datation relative des événements géologiques

La reconstitution paléoenvironnementale des objets géologiques

L’analyse minéralogique des objets géologiques

Explication

La datation relative utilise les relations géométriques entre objets géologiques pour établir l’ordre chronologique des événements, à différentes échelles. Une mesure chiffrée relève de la datation absolue, tandis que la minéralogie et le paléoenvironnement répondent à d’autres objectifs.

Answer

La datation relative des événements géologiques

Question 5

5. Dans une série sédimentaire non bouleversée, une couche se trouve au-dessus d’une autre ; laquelle est la plus récente selon le principe de superposition ?

Les deux couches ont le même âge

La couche inférieure

L’âge ne peut être ordonné par leur position

La couche supérieure

Explication

Dans une série sédimentaire non bouleversée, les couches les plus récentes recouvrent les plus anciennes. Choisir la couche inférieure inverse cette relation ; l’inclusion et l’égalité d’âge ne découlent pas d’une simple superposition.

Answer

La couche supérieure

Question 6

6. Une faille traverse et décale une couche rocheuse ; selon le principe de recoupement, quel élément est le plus ancien ?

La couche traversée par la faille

Leur ordre d’âge ne peut être établi par le recoupement

La couche et la faille ont le même âge

La faille qui traverse la couche

Explication

Le principe de recoupement établit que l’élément recoupé est plus ancien que celui qui le recoupe. Attribuer l’ancienneté à la faille inverse la relation, et la superposition concerne l’ordre des couches sédimentaires.

Answer

La couche traversée par la faille

Question 7

7. Un géologue date un minéral formé lors de la cristallisation d’un magma. À quel moment correspond l’âge obtenu par le système isotopique ?

À la fermeture du système lors de la cristallisation

Au dépôt des couches sédimentaires voisines

À la mesure actuelle des isotopes en laboratoire

Au début de la fusion du magma

Explication

L’âge de fermeture correspond au moment où le système isotopique se ferme ; pour un magma, il s’agit de sa cristallisation. Le début de la fusion, la mesure en laboratoire et le dépôt de couches voisines ne définissent pas cet âge de fermeture.

Answer

À la fermeture du système lors de la cristallisation

Question 8

8. Deux couches sédimentaires de même nature présentent exactement les mêmes associations de fossiles ; quelle conclusion découle du principe d’identité paléontologique ?

La couche supérieure est la plus récente

La couche contenant les fossiles est la plus ancienne

Les deux couches ont des âges différents

Les deux couches ont le même âge

Explication

Le principe d’identité paléontologique attribue le même âge à deux couches de même nature présentant exactement les mêmes associations de fossiles. Une ressemblance partielle ne satisfait pas ce critère, et la continuité ou la superposition ne sont pas le principe invoqué ici.

Answer

Les deux couches ont le même âge

Question 9

9. Une équipe veut dater un échantillon par U-Pb et a mesuré ses deux rapports Pb/U. Quelle démarche permet d’en déduire l’âge ?

Utiliser le rapport ²⁰⁶Pb/²³⁸U seul pour calculer directement l’âge

Tracer une isochrone des rapports Pb/U puis lire sa pente

Placer le point défini par les rapports sur la concordia et y lire l’âge

Calculer une pente Rb-Sr à partir des rapports Pb/U

Explication

La démarche U-Pb consiste à déterminer les rapports Pb/U, à placer le point correspondant sur la concordia, puis à y lire l’âge. Utiliser un seul rapport ou une pente d’isochrone applique une démarche différente de celle de la concordia.

Answer

Placer le point défini par les rapports sur la concordia et y lire l’âge

Question 10

10. Lors de la cristallisation d’une roche, deux minéraux présentent des teneurs différentes en ⁸⁷Rb. Quelle relation leurs rapports isotopiques initiaux doivent-ils avoir ?

Le même rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, mais des rapports ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr différents

Des rapports différents pour les deux couples isotopiques

Le même rapport pour les deux couples isotopiques

Des rapports ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr différents, mais le même rapport ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr

Explication

À la cristallisation, les minéraux partagent le rapport initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr du magma, tandis que leur teneur variable en ⁸⁷Rb entraîne des rapports ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr différents. Des rapports initiaux en strontium différents confondent ces deux propriétés.

Answer

Le même rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, mais des rapports ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr différents

Question 11

11. Quelle démarche permet à la radiochronologie de dater une roche ?

Mesurer sa position par rapport aux roches voisines

Comparer l’ordre de dépôt de ses couches géologiques

Comparer les fossiles qu’elle contient à ceux d’autres roches

Étudier la désintégration radioactive d’isotopes qu’elle contient

Explication

La radiochronologie date les roches en étudiant la désintégration radioactive des isotopes qu’elles contiennent. La succession des couches et les relations entre roches relèvent de la chronologie relative, tandis que la comparaison des fossiles n’est pas le mécanisme radiochronologique.

Answer

Étudier la désintégration radioactive d’isotopes qu’elle contient

Question 12

12. Dans un échantillon contenant les deux isotopes parents de l’uranium, quelles désintégrations alimentent la datation U-Pb ?

⁸⁷Rb en ⁸⁷Sr et ²³⁸U en ²⁰⁶Pb

²³⁸U en ²⁰⁷Pb et ²³⁵U en ²⁰⁶Pb

⁸⁷Rb en ⁸⁷Sr et ²³⁵U en ²⁰⁷Pb

²³⁸U en ²⁰⁶Pb et ²³⁵U en ²⁰⁷Pb

Explication

La méthode U-Pb exploite les deux chaînes ²³⁸U → ²⁰⁶Pb et ²³⁵U → ²⁰⁷Pb. Intervertir les produits confond les correspondances des isotopes, tandis que ⁸⁷Rb → ⁸⁷Sr relève de la méthode Rb-Sr.

Answer

²³⁸U en ²⁰⁶Pb et ²³⁵U en ²⁰⁷Pb

Question 13

13. Dans un minéral, un isotope instable se transforme progressivement en un autre isotope radiogénique. Comment nomme-t-on respectivement l’isotope initial et l’isotope formé ?

Élément père, puis isotope stable

Élément fils, puis élément père

Élément père, puis élément fils

Géochronomètre, puis élément fils

Explication

L’isotope radioactif initial est l’élément père et sa désintégration produit l’isotope radiogénique, appelé élément fils. L’ordre père-fils est inversé dans la première confusion, un isotope stable n’est pas l’élément fils par définition, et le géochronomètre désigne le système de datation.

Answer

Élément père, puis élément fils

Question 14

14. Une géologue veut attribuer un âge chiffré à une roche en étudiant la radioactivité de certains éléments qu’elle contient. Quelle démarche correspond à cet objectif ?

La datation relative par relations géométriques

L’étude paléontologique des fossiles

L’étude géologique sans méthode de datation

La datation absolue par radiochronologie

Explication

La datation absolue détermine un âge chiffré à l’aide de méthodes radiochronologiques fondées sur la radioactivité d’éléments présents dans les roches. La datation relative ordonne les événements, la paléontologie étudie les fossiles et la géologie est la science générale de la Terre et des roches.

Answer

La datation absolue par radiochronologie

Question 15

15. Pour une roche, la pente de l’isochrone mesurée vaut $a=0{,}10$ et la constante de désintégration vaut $\lambda=1{,}42\times10^{-11}\ \text{an}^{-1}$ . Quelle expression permet d’obtenir son âge ?

t=\frac{\ln(1{,}10)}{1{,}42\times10^{-11}}

t=\ln(1{,}10)\times1{,}42\times10^{-11}

t=\frac{\ln(10)}{1{,}42\times10^{-11}}

t=\frac{1{,}10}{1{,}42\times10^{-11}}

Explication

La méthode Rb/Sr donne $t=\frac{\ln(a+1)}{\lambda}$ : avec $a=0{,}10$ , on utilise $\ln(1{,}10)$ puis on divise par $\lambda$ . Employer $\ln(10)$ inverse la pente, et les autres expressions omettent le logarithme ou multiplient par la constante.

Answer

$$t=\frac{\ln(1{,}10)}{1{,}42\times10^{-11}}$$

Question 16

16. Des minéraux d’une même roche et du même âge sont représentés par leurs rapports ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr et ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr. Comment s’appelle la droite formée par leurs points ?

La courbe de décroissance radioactive

Le rapport initial du magma

La droite isochrone

La courbe concordia

Explication

La droite isochrone est l’alignement des points correspondant aux rapports ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr et ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr de minéraux d’une même roche et du même âge. La concordia désigne la courbe de la méthode U-Pb, tandis que le rapport initial n’est pas une droite.

Answer

La droite isochrone

Question 17

17. Dans une région, une faille est observée comme étant postérieure à une couche sédimentaire, sans qu’un âge chiffré soit établi. Quelle méthode a permis cette conclusion ?

La radiochronologie

La datation relative

La datation absolue

La paléontologie

Explication

La datation relative reconstitue l’ordre avant-après des événements sans leur attribuer nécessairement un âge chiffré. La datation absolue et la radiochronologie visent un âge chiffré, tandis que la paléontologie étudie les fossiles.

Answer

La datation relative

Question 18

18. Après la fermeture du système d’une roche, une partie du ⁸⁷Rb se désintègre en ⁸⁷Sr. Quelle évolution des rapports isotopiques en résulte ?

Les deux rapports diminuent au cours du temps

Le rapport ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr diminue et le rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr augmente

Les deux rapports augmentent au cours du temps

Le rapport ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr augmente et le rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr diminue

Explication

La désintégration consomme le ⁸⁷Rb et produit du ⁸⁷Sr : le rapport père ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr diminue, tandis que le rapport fils ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr augmente. L’inversion des évolutions confond l’effet sur le parent et sur le produit.

Answer

Le rapport ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr diminue et le rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr augmente

Question 19

19. Un fossile retrouvé dans des régions éloignées permet de dater des couches à l’échelle mondiale. Quelle combinaison de caractéristiques en fait un fossile stratigraphique ?

Une répartition mondiale et une durée de vie longue

Une répartition mondiale et une durée de vie courte

Une répartition locale et une durée de vie longue

Une répartition locale et une durée de vie courte

Explication

Un fossile stratigraphique est présent dans le monde entier et a eu une durée de vie courte, ce qui permet de repérer des âges à l’échelle mondiale. Une longue durée de vie ne correspond pas au critère temporel, tandis qu’une répartition locale ne satisfait pas le critère géographique.

Answer

Une répartition mondiale et une durée de vie courte

Question 20

20. À quelle époque la Terre s’est-elle formée ?

Il y a 2,3 milliards d’années

Il y a 4,6 millions d’années

Il y a 4,6 milliards d’années

Il y a 46 milliards d’années

Explication

La formation de la Terre remonte à 4,6 milliards d’années, soit 4,6 Ga. 4,6 millions d’années confond les unités, 46 milliards multiplie l’âge par dix et 2,3 milliards en représente la moitié.

Answer

Il y a 4,6 milliards d’années

QCM : Datation géologique absolue et relative (20 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans une roche continentale datée par K/Ar, quel isotope fils est produit par la désintégration radioactive de l’isotope père ?

2. Pour un isotope radioactif, on connaît le nombre initial d’atomes pères $N_0$ , la constante de désintégration $\lambda$ et le temps écoulé $t$ . Quelle relation permet de calculer le nombre actuel d’atomes pères $N$ ?

3. Pour calculer l’âge d’une roche par K/Ar à partir des concentrations mesurées, quelle expression doit-on utiliser ?

4. Une géologue observe les relations géométriques entre des couches, une faille et des inclusions afin de reconstituer leur ordre avant/après ; de quelle démarche s’agit-il ?

5. Dans une série sédimentaire non bouleversée, une couche se trouve au-dessus d’une autre ; laquelle est la plus récente selon le principe de superposition ?

6. Une faille traverse et décale une couche rocheuse ; selon le principe de recoupement, quel élément est le plus ancien ?

7. Un géologue date un minéral formé lors de la cristallisation d’un magma. À quel moment correspond l’âge obtenu par le système isotopique ?

8. Deux couches sédimentaires de même nature présentent exactement les mêmes associations de fossiles ; quelle conclusion découle du principe d’identité paléontologique ?

9. Une équipe veut dater un échantillon par U-Pb et a mesuré ses deux rapports Pb/U. Quelle démarche permet d’en déduire l’âge ?

10. Lors de la cristallisation d’une roche, deux minéraux présentent des teneurs différentes en ⁸⁷Rb. Quelle relation leurs rapports isotopiques initiaux doivent-ils avoir ?

11. Quelle démarche permet à la radiochronologie de dater une roche ?

12. Dans un échantillon contenant les deux isotopes parents de l’uranium, quelles désintégrations alimentent la datation U-Pb ?

13. Dans un minéral, un isotope instable se transforme progressivement en un autre isotope radiogénique. Comment nomme-t-on respectivement l’isotope initial et l’isotope formé ?

14. Une géologue veut attribuer un âge chiffré à une roche en étudiant la radioactivité de certains éléments qu’elle contient. Quelle démarche correspond à cet objectif ?

15. Pour une roche, la pente de l’isochrone mesurée vaut $a=0{,}10$ et la constante de désintégration vaut $\lambda=1{,}42\times10^{-11}\ \text{an}^{-1}$ . Quelle expression permet d’obtenir son âge ?

16. Des minéraux d’une même roche et du même âge sont représentés par leurs rapports ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr et ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr. Comment s’appelle la droite formée par leurs points ?

17. Dans une région, une faille est observée comme étant postérieure à une couche sédimentaire, sans qu’un âge chiffré soit établi. Quelle méthode a permis cette conclusion ?

18. Après la fermeture du système d’une roche, une partie du ⁸⁷Rb se désintègre en ⁸⁷Sr. Quelle évolution des rapports isotopiques en résulte ?

19. Un fossile retrouvé dans des régions éloignées permet de dater des couches à l’échelle mondiale. Quelle combinaison de caractéristiques en fait un fossile stratigraphique ?

20. À quelle époque la Terre s’est-elle formée ?

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QCM : Datation géologique absolue et relative (20 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans une roche continentale datée par K/Ar, quel isotope fils est produit par la désintégration radioactive de l’isotope père ?

2. Pour un isotope radioactif, on connaît le nombre initial d’atomes pères N0N_0N0​, la constante de désintégration λ\lambdaλ et le temps écoulé ttt. Quelle relation permet de calculer le nombre actuel d’atomes pères NNN ?

3. Pour calculer l’âge d’une roche par K/Ar à partir des concentrations mesurées, quelle expression doit-on utiliser ?

4. Une géologue observe les relations géométriques entre des couches, une faille et des inclusions afin de reconstituer leur ordre avant/après ; de quelle démarche s’agit-il ?

5. Dans une série sédimentaire non bouleversée, une couche se trouve au-dessus d’une autre ; laquelle est la plus récente selon le principe de superposition ?

6. Une faille traverse et décale une couche rocheuse ; selon le principe de recoupement, quel élément est le plus ancien ?

7. Un géologue date un minéral formé lors de la cristallisation d’un magma. À quel moment correspond l’âge obtenu par le système isotopique ?

8. Deux couches sédimentaires de même nature présentent exactement les mêmes associations de fossiles ; quelle conclusion découle du principe d’identité paléontologique ?

9. Une équipe veut dater un échantillon par U-Pb et a mesuré ses deux rapports Pb/U. Quelle démarche permet d’en déduire l’âge ?

10. Lors de la cristallisation d’une roche, deux minéraux présentent des teneurs différentes en ⁸⁷Rb. Quelle relation leurs rapports isotopiques initiaux doivent-ils avoir ?

11. Quelle démarche permet à la radiochronologie de dater une roche ?

12. Dans un échantillon contenant les deux isotopes parents de l’uranium, quelles désintégrations alimentent la datation U-Pb ?

13. Dans un minéral, un isotope instable se transforme progressivement en un autre isotope radiogénique. Comment nomme-t-on respectivement l’isotope initial et l’isotope formé ?

14. Une géologue veut attribuer un âge chiffré à une roche en étudiant la radioactivité de certains éléments qu’elle contient. Quelle démarche correspond à cet objectif ?

15. Pour une roche, la pente de l’isochrone mesurée vaut a=0,10a=0{,}10a=0,10 et la constante de désintégration vaut λ=1,42×10−11 an−1\lambda=1{,}42\times10^{-11}\ \text{an}^{-1}λ=1,42×10−11 an−1. Quelle expression permet d’obtenir son âge ?

16. Des minéraux d’une même roche et du même âge sont représentés par leurs rapports ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr et ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr. Comment s’appelle la droite formée par leurs points ?

17. Dans une région, une faille est observée comme étant postérieure à une couche sédimentaire, sans qu’un âge chiffré soit établi. Quelle méthode a permis cette conclusion ?

18. Après la fermeture du système d’une roche, une partie du ⁸⁷Rb se désintègre en ⁸⁷Sr. Quelle évolution des rapports isotopiques en résulte ?

19. Un fossile retrouvé dans des régions éloignées permet de dater des couches à l’échelle mondiale. Quelle combinaison de caractéristiques en fait un fossile stratigraphique ?

20. À quelle époque la Terre s’est-elle formée ?

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2. Pour un isotope radioactif, on connaît le nombre initial d’atomes pères $N_0$ , la constante de désintégration $\lambda$ et le temps écoulé $t$ . Quelle relation permet de calculer le nombre actuel d’atomes pères $N$ ?

15. Pour une roche, la pente de l’isochrone mesurée vaut $a=0{,}10$ et la constante de désintégration vaut $\lambda=1{,}42\times10^{-11}\ \text{an}^{-1}$ . Quelle expression permet d’obtenir son âge ?