QCM : Datation relative et absolue des roches — 19 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle démarche permet de reconstituer une histoire géologique ?

Attribuer un âge chiffré à chaque événement sans comparer leurs relations
Observer les roches actuelles sans établir de succession entre les événements
Dater les éléments les uns par rapport aux autres et les ordonner chronologiquement
Classer les terrains selon leur composition sans tenir compte de leur position

Dater les éléments les uns par rapport aux autres et les ordonner chronologiquement

Explication

Reconstituer une histoire géologique consiste à établir l’ordre relatif des événements et des éléments géologiques. Attribuer un âge chiffré relève de la chronologie absolue, qui constitue une démarche différente.

2. À quelle échelle peut-on observer les relations géométriques entre les éléments géologiques ?

De l’échelle du paysage à celle de la lame mince
À l’échelle d’un bassin sédimentaire sans descendre vers les roches
À l’échelle des continents sans examiner les structures locales
À l’échelle des minéraux sans considérer l’organisation du paysage

De l’échelle du paysage à celle de la lame mince

Explication

Les relations géométriques entre éléments géologiques s’observent à plusieurs niveaux, depuis le paysage jusqu’à la lame mince. Les autres réponses restreignent l’observation à une seule échelle.

3. Dans une série de strates non bouleversée, comment déterminer l’âge relatif d’une couche selon le principe de superposition ?

Elle est plus ancienne que celle située dessous et plus récente que celle située dessus
Elle est plus récente que celle située dessous et plus ancienne que celle située dessus
Elle a le même âge que toutes les couches qui l’entourent
Elle est plus récente que toutes les structures qui la recoupent

Elle est plus récente que celle située dessous et plus ancienne que celle située dessus

Explication

Le principe de superposition place une strate entre une couche sous-jacente plus ancienne et une couche sus-jacente plus récente. L’égalité d’âge relève plutôt de l’identité paléontologique, tandis qu’une structure de recoupement est datée par sa relation avec ce qu’elle traverse.

4. Que permet d’établir le principe de continuité latérale pour une même strate ?

Son âge dépend de la faille qui traverse sa partie centrale
Elle possède le même âge que chaque couche de la région
Son âge reste le même sur toute son étendue
Elle est plus récente que toute structure qu’elle contient

Son âge reste le même sur toute son étendue

Explication

La continuité latérale affirme qu’une même strate conserve le même âge sur toute son extension. Une faille se compare à la strate par le principe de recoupement, et les couches voisines ne sont pas automatiquement contemporaines.

5. Une faille traverse une couche sédimentaire et la décale : quelle relation d’âge peut-on en déduire ?

La faille est plus ancienne que la couche qu’elle recoupe
La faille possède l’âge de la couche située au-dessus
La faille est plus récente que la couche qu’elle recoupe
La faille et la couche ont nécessairement le même âge

La faille est plus récente que la couche qu’elle recoupe

Explication

Selon le principe de recoupement, une structure qui en traverse une autre est plus récente que celle-ci. La position de la couche au-dessus ne suffit pas à dater la faille, et le recoupement n’indique pas un âge identique.

6. Un fragment de roche est enfermé dans une couche sédimentaire : quelle relation d’âge s’applique selon le principe d’inclusion ?

Le fragment est plus ancien que la couche qui l’entoure
Le fragment et la couche se sont formés au même moment
Le fragment est plus récent que la couche qui l’entoure
Le fragment est plus jeune que toute couche située au-dessus

Le fragment est plus ancien que la couche qui l’entoure

Explication

Le principe d’inclusion indique qu’un objet inclus existait avant la structure qui l’a entouré. La position des couches au-dessus ou l’idée d’une formation simultanée ne découlent pas de ce principe.

7. Quelles caractéristiques rendent une espèce particulièrement utile comme fossile stratigraphique ?

Une apparition récente, une répartition locale et des représentants abondants
Une existence longue, une répartition limitée et quelques représentants
Une existence brève, une vaste répartition géographique et de nombreux représentants
Une existence brève, une répartition restreinte et des représentants rares

Une existence brève, une vaste répartition géographique et de nombreux représentants

Explication

Un fossile stratigraphique provient d’une espèce ayant vécu brièvement, largement répartie et représentée par de nombreux individus. Une longue durée d’existence ou une répartition géographique limitée réduit sa valeur pour dater et corréler les couches.

8. Comment les fossiles stratigraphiques permettent-ils de corréler deux séries de roches très éloignées ?

En comparant les associations fossiles présentes dans leurs couches
En observant la couleur des roches exposées dans chaque région
En comparant l’épaisseur totale des dépôts de chaque série
En mesurant la distance entre les affleurements des deux séries

En comparant les associations fossiles présentes dans leurs couches

Explication

Les fossiles stratigraphiques permettent de comparer l’âge de couches même très éloignées en recherchant les mêmes associations fossiles. La distance, la couleur ou l’épaisseur des dépôts ne fournissent pas à elles seules cette corrélation temporelle.

9. Quelle information la chronologie absolue permet-elle de déterminer grâce aux lois de la radioactivité naturelle ?

La composition minéralogique d’un échantillon
L’âge d’un échantillon
L’ordre de formation des échantillons
La température de cristallisation d’un échantillon

L’âge d’un échantillon

Explication

La chronologie absolue utilise la radioactivité naturelle pour attribuer un âge à un échantillon. La chronologie relative établit plutôt un ordre entre les événements sans fournir directement un âge numérique.

10. Comment évoluent les isotopes père et fils au cours d’une désintégration radioactive ?

L’isotope père diminue tandis que l’isotope fils augmente
Les deux isotopes restent constants après la formation du minéral
Les deux isotopes diminuent à la même vitesse
L’isotope père augmente tandis que l’isotope fils diminue

L’isotope père diminue tandis que l’isotope fils augmente

Explication

L’isotope père se transforme progressivement en isotope fils, ce qui réduit la quantité de père et augmente celle du fils produit. Une diminution simultanée des deux isotopes ne décrit pas cette transformation radioactive.

11. Que représente la demi-vie d’un isotope radioactif ?

La durée nécessaire pour produire toute la quantité finale
La durée nécessaire pour perdre la moitié de la quantité initiale
La durée nécessaire pour atteindre la moitié de l’âge de l’échantillon
La durée séparant la cristallisation de la fermeture du système

La durée nécessaire pour perdre la moitié de la quantité initiale

Explication

La demi-vie correspond au temps requis pour que la quantité initiale d’un isotope radioactif soit réduite de moitié. Elle concerne la quantité de l’isotope, et non la moitié de l’âge de l’échantillon.

12. Quels critères déterminent le choix d’un radiochronomètre pour dater un échantillon ?

La taille de l’objet et sa composition minérale dominante
La profondeur de l’objet et sa température actuelle
La nature de l’objet et la durée recherchée
La couleur de l’objet et sa masse totale

La nature de l’objet et la durée recherchée

Explication

Le radiochronomètre doit être adapté à l’objet étudié et à l’intervalle d’âge recherché, puisque les couples isotopiques ont des périodes différentes. La couleur ou la masse de l’échantillon ne détermine pas directement ce choix.

13. Quel couple isotopique convient pour dater des os ou du bois âgés de moins de 40 000 ans ?

Le couple 14C→14N^{14}\mathrm{C} \rightarrow ^{14}\mathrm{N}
Le couple 40K→40Ar^{40}\mathrm{K} \rightarrow ^{40}\mathrm{Ar}
Le couple 238U→206Pb^{238}\mathrm{U} \rightarrow ^{206}\mathrm{Pb}
Le couple 87Rb→87Sr^{87}\mathrm{Rb} \rightarrow ^{87}\mathrm{Sr}

Le couple $$^{14}\mathrm{C} \rightarrow ^{14}\mathrm{N}$$

Explication

Le couple carbone 14–azote 14 possède une période de 5 730 ans et convient aux matières organiques relativement récentes, comme les os et le bois. Les autres couples sont utilisés pour des âges géologiques beaucoup plus anciens.

14. Quel intervalle d’âge est principalement accessible avec le couple 40K→40Ar^{40}\mathrm{K} \rightarrow ^{40}\mathrm{Ar} ?

Environ de 1 à 4 500 Ma
Environ de 10 à 4 500 ans
Entre 5 730 et 49 000 ans
Moins de 40 000 ans

Environ de 1 à 4 500 Ma

Explication

Le couple potassium 40–argon 40 a une période de 1,31×1091{,}31 \times 10^9 ans et permet de dater des échantillons d’environ 1 à 4 500 Ma. Le carbone 14, avec une période bien plus courte, est adapté aux âges récents.

15. Pour quel type d’échantillons le couple 87Rb→87Sr^{87}\mathrm{Rb} \rightarrow ^{87}\mathrm{Sr} est-il particulièrement adapté ?

Des minéraux riches en uranium âgés de moins de 1 000 ans
Des os modernes âgés de quelques milliers d’années
Des bois récents âgés de moins de 40 000 ans
Des roches anciennes âgées de 10 à 4 500 Ma

Des roches anciennes âgées de 10 à 4 500 Ma

Explication

Avec une période de 49 milliards d’années, le couple rubidium 87–strontium 87 convient à la datation de roches anciennes, de 10 à 4 500 Ma. Les matières organiques récentes relèvent plutôt du carbone 14.

16. Quelle relation mathématique caractérise la méthode Rb-Sr par isochrone ?

y=ax+by=ax+b
y=a−bx2y=a-bx^2
y=x2+by=x^2+b
y=a÷x+by=a\div x+b

$$y=ax+b$$

Explication

La méthode Rb-Sr repose sur une droite isochrone de la forme y=ax+by=ax+b, reliant les rapports isotopiques du strontium et du rubidium. La méthode ne se définit donc pas par une relation inverse ou quadratique entre ces rapports.

17. Dans la méthode Rb-Sr, que devient le 87Rb^{87}\mathrm{Rb} au cours du temps ?

Il diminue en se transformant en 87Sr^{87}\mathrm{Sr}, tandis que le 86Sr^{86}\mathrm{Sr} reste constant
Il reste constant, tandis que le 86Sr^{86}\mathrm{Sr} se transforme en 87Sr^{87}\mathrm{Sr}
Il se transforme en argon, tandis que les deux isotopes du strontium diminuent
Il augmente en se transformant en 86Sr^{86}\mathrm{Sr}, tandis que le 87Sr^{87}\mathrm{Sr} reste constant

Il diminue en se transformant en $$^{87}\mathrm{Sr}$$, tandis que le $$^{86}\mathrm{Sr}$$ reste constant

Explication

Le 87Rb^{87}\mathrm{Rb} radioactif se désintègre en 87Sr^{87}\mathrm{Sr} stable, alors que le 86Sr^{86}\mathrm{Sr} sert de référence constante. L’argon n’intervient pas dans le système Rb-Sr.

18. Pourquoi considère-t-on que l’argon initial est nul lors de la fermeture d’un système K-Ar ?

Parce qu’il est produit seulement après la fermeture du système
Parce qu’il s’échappe du magma avant la cristallisation
Parce qu’il se transforme rapidement en potassium pendant le refroidissement
Parce qu’il reste dissous dans le magma sans pouvoir quitter les minéraux

Parce qu’il s’échappe du magma avant la cristallisation

Explication

L’argon initial est considéré comme nul parce qu’il s’échappe du magma avant sa cristallisation et la fermeture du système. L’argon mesuré ensuite provient donc de la désintégration du potassium 40 après cette fermeture.

19. Quelle équation permet de calculer l’âge par la méthode K-Ar à partir des rapports d’argon et de potassium ?

t=40Ar+40Kλt=\frac{^{40}\mathrm{Ar}+^{40}\mathrm{K}}{\lambda}
t=λln⁡(1+40K40Ar)t=\lambda\ln\left(1+\frac{^{40}\mathrm{K}}{^{40}\mathrm{Ar}}\right)
t=ln⁡(40Ar40K)1+λt=\frac{\ln\left(\frac{^{40}\mathrm{Ar}}{^{40}\mathrm{K}}\right)}{1+\lambda}
t=ln⁡(1+40Ar40K)λt=\frac{\ln\left(1+\frac{^{40}\mathrm{Ar}}{^{40}\mathrm{K}}\right)}{\lambda}

$$t=\frac{\ln\left(1+\frac{^{40}\mathrm{Ar}}{^{40}\mathrm{K}}\right)}{\lambda}$$

Explication

L’âge K-Ar se calcule par le logarithme naturel de 1+40Ar/40K1+^{40}\mathrm{Ar}/^{40}\mathrm{K}, divisé par la constante de désintégration λ\lambda. Les autres expressions inversent les rapports ou modifient incorrectement le rôle de λ\lambda.

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Que faut-il faire pour reconstituer une histoire géologique ?

Il faut dater les éléments géologiques les uns par rapport aux autres.

Quel ordre doit-on respecter pour replacer les éléments géologiques ?

Ils doivent être replacés dans le bon ordre chronologique.

À quelles échelles observe-t-on les relations géométriques entre éléments géologiques ?

Du paysage à la lame mince.

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