Fiche de révision : Datation relative et absolue des roches

📋 Plan du Cours

1. Reconstituer une histoire géologique
2. Principes de chronologie relative
3. Fossiles stratigraphiques et corrélations
4. Fondements de la chronologie absolue
5. Choisir un radiochronomètre
6. Méthodes Rb-Sr et K-Ar

📖 1. Reconstituer une histoire géologique

★ À maîtriser

• Pour reconstituer une histoire géologique, il faut dater les éléments géologiques les uns par rapport aux autres et les replacer dans le bon ordre chronologique.

Compléments

• Les relations géométriques entre les éléments géologiques s’observent à différentes échelles, du paysage à la lame mince.

💡 Astuce mémo

Observer les structures, appliquer les principes, ordonner les événements

📖 2. Principes de chronologie relative

📝 Points essentiels

• Selon le principe de superposition, une strate est plus récente que celle qui est au-dessous et plus ancienne que celle qui est au-dessus.

• Selon le principe de continuité latérale, l’âge d’une strate est le même sur toute son étendue.

• Selon le principe de recoupement, une structure qui en recoupe une autre, comme une faille, une intrusion magmatique ou une surface d’érosion, est plus récente que la structure recoupée.

• Selon le principe d’inclusion, tout objet inclus est plus ancien que la structure qui l’entoure.

• Selon le principe d’identité paléontologique, deux couches qui renferment la même association de fossiles stratigraphiques ont le même âge.

💡 Astuce mémo

S-C-R-I-P : superposition, continuité, recoupement, inclusion, paléontologie

📖 3. Fossiles stratigraphiques et corrélations

🔑 Notions clés & Définitions

• Fossile stratigraphique : Appartient à une espèce ayant vécu pendant une période relativement brève, ayant eu une vaste extension géographique et de nombreux représentants.

📝 Points essentiels

• Les fossiles stratigraphiques permettent de comparer l’âge de couches de roches éventuellement très éloignées géographiquement.

💡 Astuce mémo

Fossile bref et étendu = bon marqueur ; fossile long ou local = mauvais marqueur

📖 4. Fondements de la chronologie absolue

🔑 Notions clés & Définitions

• Chronologie absolue : Fondée sur les lois de la radioactivité naturelle et permet de déterminer l’âge d’un échantillon.
• Demi-vie : La durée nécessaire pour que la quantité initiale d’un isotope radioactif diminue de moitié.

★ À maîtriser

• Un isotope radioactif père se désintègre régulièrement et se transforme en un isotope fils au cours du temps.

Compléments

• La mesure des proportions d’élément père restant et d’élément fils produit, réalisée à l’aide d’un spectromètre de masse, permet de déterminer l’âge d’un échantillon.

💡 Astuce mémo

Désintégration radioactive → évolution père-fils → âge de l’échantillon

📖 5. Choisir un radiochronomètre

★ À maîtriser

📌 Le choix du radiochronomètre dépend de l’objet à dater et de la durée recherchée, car les couples isotopiques ont des périodes différentes.

• Le couple 14C → 14N a une période de 5 730 ans et permet de dater des échantillons âgés de moins de 40 000 ans, comme les os et le bois.

• Le couple 40K → 40Ar a une période de 1,31 × 10^9 ans et permet de dater des échantillons âgés d’environ 1 à 4 500 Ma.

• Le couple 87Rb → 87Sr a une période de 49 × 10^9 ans et est utilisé pour dater des roches anciennes, de 10 à 4 500 Ma.

Compléments

• Le couple 238U → 206Pb a une période de 4,53 × 10^9 ans et permet de dater des minéraux riches en uranium, comme le zircon, de 10 à 4 500 Ma.

💡 Astuce mémo

Chronomètre court pour les âges récents, chronomètre long pour les roches anciennes

📖 6. Méthodes Rb-Sr et K-Ar

★ À maîtriser

📐 Formule — La méthode Rb-Sr utilise la droite isochrone d’équation $\frac{^{87}\mathrm{Sr}}{^{86}\mathrm{Sr}}=x\frac{^{87}\mathrm{Rb}}{^{86}\mathrm{Sr}}+\left(\frac{^{87}\mathrm{Sr}}{^{86}\mathrm{Sr}}\right)_0$, soit $y=ax+b$.

• Dans la méthode Rb-Sr, le 87Rb radioactif se désintègre en 87Sr fils stable avec une demi-vie de 50 Ga, tandis que la quantité de 86Sr reste constante.

• Dans la méthode K-Ar, le 40K se désintègre en 40Ar et l’argon initial est considéré comme nul au moment de la fermeture du système, car il s’échappe du magma avant sa cristallisation.

📐 Formule — L’âge obtenu par la méthode K-Ar se calcule avec l’équation $t=\frac{\ln\left(1+\frac{^{40}\mathrm{Ar}}{^{40}\mathrm{K}}\right)}{\lambda}$.

Compléments

• Dans une roche magmatique, les minéraux ne cristallisent pas tous à la même température et leurs systèmes se ferment donc successivement lors du refroidissement du magma.

📊 Tableaux de synthèse

Principaux radiochronomètres