Fiche de révision : Datation géologique par les roches

📋 Plan du Cours

1. Principes généraux de la datation
2. Radiochronologie et systèmes fermés
3. Méthodes isotopiques de datation
4. Principes de datation relative
5. Fossiles stratigraphiques et stratotypes
6. Échelle géologique et incertitudes

📖 1. Principes généraux de la datation

🔑 Notions clés & Définitions

• Roche magmatique : Roche formée par refroidissement et cristallisation d’un magma.

• Roche métamorphique : Roche formée lorsque de nouveaux minéraux apparaissent dans une roche soumise à une zone donnée de pression et de température.

📝 Points essentiels

📌 La datation absolue donne l’âge chiffré d’une roche en millions d’années, avec une marge d’erreur, tandis que la datation relative ordonne des roches ou des événements les uns par rapport aux autres.

💡 Astuce mémo

Absolue = âge chiffré ; relative = ordre des événements

📖 2. Radiochronologie et systèmes fermés

🔑 Notions clés & Définitions

• Demi-vie : Temps nécessaire à la disparition de la moitié de la quantité initiale d’un élément père radioactif.
• Système fermé : Roche ou minéral qui n’échange pas de matière avec le milieu extérieur.

★ À maîtriser

• Dans une roche magmatique, la fermeture isotopique est progressive pendant le refroidissement : les minéraux cristallisent à des températures différentes, puis les isotopes cessent de diffuser lorsque la température passe sous la température de fermeture du minéral étudié.

Compléments

📌 Le choix d’un chronomètre isotopique dépend de l’âge supposé de l’objet à dater et de la présence de l’isotope radioactif dans le minéral, cette présence dépendant de la composition chimique initiale du minéral.

💡 Astuce mémo

Désintégration radioactive → mesure du temps écoulé

📖 3. Méthodes isotopiques de datation

★ À maîtriser

📐 Formule — Dans la méthode K/Ar, le potassium 40 se désintègre en argon 40 et en calcium 40, avec $\lambda_{Ar}=5{,}81\times10^{-11}\ \text{an}^{-1}$ et $\lambda_{Ca}=5{,}543\times10^{-10}\ \text{an}^{-1}$, et $\lambda_K=\lambda_{Ar}+\lambda_{Ca}$.

• Dans la méthode U/Pb, l’uranium 238 se désintègre en plomb 206 et l’uranium 235 se désintègre en plomb 207, selon deux constantes de désintégration différentes.

• Dans la méthode U/Pb, les rapports isotopiques mesurés dans des zircons restés clos sont reportés sur un diagramme : l’alignement des points perturbés forme une Discordia, dont l’intersection supérieure avec la Concordia donne l’âge recherché.

Compléments

📌 La méthode K/Ar exige que l’argon ne soit ni présent à la fermeture du système ni capable de s’en échapper, car l’argon est un gaz.

📖 4. Principes de datation relative

🔑 Notions clés & Définitions

• Roche sédimentaire : Roche formée dans un bassin contenant de l’eau par accumulation de particules de natures variées et précipitation d’ions qui les consolident.
• Principe de superposition : Selon lequel une strate est plus jeune que celle qu’elle recouvre et plus ancienne que celle qui la recouvre.
• Principe de recoupement : Principe selon lequel une structure ou un événement est plus jeune que les structures qu’il affecte.
• Principe de continuité : Principe selon lequel des fragments de strates présentant des caractéristiques identiques appartiennent à la même strate et ont le même âge.
• Principe d’inclusion : Principe selon lequel un élément inclus dans un autre lui est antérieur.

💡 Astuce mémo

Superposition → recoupement → inclusion → continuité

📖 5. Fossiles stratigraphiques et stratotypes

🔑 Notions clés & Définitions

• Fossile stratigraphique : Fossile caractérisé par une grande extension géographique, une forte abondance et une courte durée de vie.

• Stratotype : Affleurement choisi comme référence mondiale d’une période géologique parce qu’il est particulièrement riche en fossiles stratigraphiques.

★ À maîtriser

📌 Selon le principe d’identité paléontologique, toutes les strates qui présentent les fossiles identifiés dans un stratotype ont le même âge que ce stratotype.

Compléments

• Le Toarcien, défini en France près de Thouars au XIX° siècle, est caractérisé par diverses espèces d’ammonites et s’étend d’environ -183 à -174 Ma.

💡 Astuce mémo

Un stratotype sert de repère fossilisé pour dater des strates éloignées

📖 6. Échelle géologique et incertitudes

🔑 Notions clés & Définitions

• Échelle stratigraphique des temps géologiques : Échelle qui subdivise le temps en ères, périodes, étages, sous-étages et horizons.
• Affleurement : Partie d’une strate visible à l’œil nu à la surface.

★ À maîtriser

📌 Les limites de l’échelle stratigraphique sont réajustées car tous les fossiles ne sont pas connus et l’absence d’un fossile dans une strate peut résulter de conditions locales incompatibles avec sa vie plutôt que de sa disparition.

• Toute datation géologique comporte une marge d’incertitude faible à l’échelle de l’histoire globale de la Terre mais importante à l’échelle de la durée de la vie humaine.

Compléments

📌 Les limites des subdivisions géologiques reposent notamment sur des changements majeurs de l’évolution des espèces, des crises biologiques, des cycles orogéniques et la création de charbon.

📊 Tableaux de synthèse

Datation absolue et relative