Fiche de révision : Géochronologie relative et absolue

📋 Plan du Cours

1. Principes de chronologie relative
2. Datation par les fossiles
3. Éléments et isotopes radioactifs
4. Loi de désintégration radioactive
5. Choix des géochronomètres
6. Méthodes K/Ar et Rb/Sr
7. Méthode U/Pb et fermeture
8. Concordia et Discordia
9. Applications de la chronologie relative

📖 1. Principes de chronologie relative

🔑 Notions clés & Définitions

• Principe de superposition : Le principe de superposition établit qu’une strate est plus récente que celle qu’elle recouvre et plus ancienne que celle située au-dessus.
• Principe de continuité : Le principe de continuité considère que deux couches présentant les mêmes indicateurs en des endroits éloignés ont le même âge, même si leur nature sédimentaire varie.
• Principe de recoupement : Le principe de recoupement indique que toute structure qui en recoupe une autre lui est postérieure.

💡 Astuce mémo

Superposition → continuité → recoupement

📖 2. Datation par les fossiles

🔑 Notions clés & Définitions

• Fossile stratigraphique : Fossile appartenant à une espèce ayant vécu pendant une période relativement brève et dans une zone géographique très étendue.
• Identité paléontologique : Le principe d’identité paléontologique permet d’attribuer le même âge à des couches très distantes qui présentent le même contenu paléontologique.

📝 Points essentiels

• La couche de calcaire de la région de Digne est datée du Toarcien, horizons IX et X, par la présence des deux Hildoceras.

💡 Astuce mémo

Fossiles à courte durée et grande extension → corrélation temporelle précise

📖 3. Éléments et isotopes radioactifs

🔑 Notions clés & Définitions

• Isotope radioactif : Isotope instable qui se désintègre spontanément pour donner un autre élément.

★ À maîtriser

📌 L’élément père radioactif est l’élément de départ, tandis que l’élément fils radiogénique est le nouvel élément produit par désintégration.

Compléments

• Les isotopes naturels du carbone sont: le carbone 12, qui représente 98,9 %, le carbone 13, qui représente 1,1 %, le carbone 14, présent à l’état de traces de l’ordre de 1 pour 10^12

💡 Astuce mémo

Élément père radioactif → élément fils radiogénique

📖 4. Loi de désintégration radioactive

🔑 Notions clés & Définitions

• Demi-vie : Temps nécessaire pour diviser par deux la quantité d’éléments pères radioactifs.

📝 Points essentiels

📐 Formule — La quantité d’élément père à l’instant t suit la loi $P(t)=P_0e^{-\lambda t}$, où λ est la constante de désintégration.

📐 Formule — La demi-vie radioactive vérifie $t_{1/2}=\frac{\ln 2}{\lambda}$.

📖 5. Choix des géochronomètres

★ À maîtriser

📌 Un couple père-fils convient à une datation si les minéraux contiennent l’élément concerné et si sa demi-vie est compatible avec l’âge estimé.

Compléments

• Le carbone 14 possède une demi-vie de 5730 ans et ne convient pas normalement pour dater un calcaire âgé de 20 millions d’années, soit environ 3500 fois sa période.

• Un géochronomètre est généralement utilisable pour des âges allant au maximum jusqu’à environ 10 fois sa période.

💡 Astuce mémo

Demi-vie trop courte : tout disparaît ; demi-vie trop longue : la désintégration débute à peine

📖 6. Méthodes K/Ar et Rb/Sr

📝 Points essentiels

📐 Formule — Dans le géochronomètre K/Ar, le potassium 40 se désintègre en argon 40 et calcium 40, avec une constante de désintégration de $\lambda=5{,}81\times10^{-11}\ \mathrm{ans}^{-1}$.

📐 Formule — La datation K/Ar utilise la formule $t=\frac{\ln\left(\frac{^{40}\mathrm{Ar}_t}{^{40}\mathrm{K}_t}+1\right)}{\lambda}$.

📐 Formule — Le géochronomètre Rb/Sr repose sur la désintégration de 87Rb en 87Sr, avec $\lambda=1{,}42\times10^{-11}\ \mathrm{ans}^{-1}$ et une demi-vie de 48,8 milliards d’années.

📐 Formule — Pour le Rb/Sr, la pente a de la droite isochrone permet de calculer l’âge avec $t=\frac{\ln(a+1)}{\lambda}$.

📖 7. Méthode U/Pb et fermeture

🔑 Notions clés & Définitions

• Fermeture du système : Arrêt des échanges d’éléments pères et fils avec l’extérieur, après lequel les rapports isotopiques évoluent uniquement selon la décroissance radioactive.

📝 Points essentiels

• Le géochronomètre U/Pb utilise les couples 238U → 206Pb et 235U → 207Pb, issus de chaînes de désintégration aboutissant à des isotopes stables du plomb.

• Dans une roche magmatique, le système est ouvert dans le magma, se ferme lors de la cristallisation des minéraux, peut être rouvert lors d’une transformation liée à la pression ou à la température, puis se referme lorsque les minéraux se stabilisent.

💡 Astuce mémo

Fermeture du système → évolution isotopique gouvernée par la décroissance

📖 8. Concordia et Discordia

🔑 Notions clés & Définitions

• Courbe Concordia : Courbe reliant les rapports isotopiques correspondant à différents âges et permettant de dater des minéraux.

📝 Points essentiels

📌 Si une roche n’a pas été perturbée, les mesures de ses minéraux se placent sur la Concordia, tandis qu’une perturbation forme une droite appelée Discordia.

📌 Avec une Discordia, l’intersection supérieure avec la Concordia date la formation de la roche et l’intersection inférieure date la perturbation.

💡 Astuce mémo

Concordia : roche préservée ; Discordia : perturbation datable

📖 9. Applications de la chronologie relative

★ À maîtriser

📌 Un filon de basalte ou une faille qui recoupe des dépôts sédimentaires leur est postérieur, et un pli est postérieur à toutes les strates qu’il déforme.

• Dans une roche contenant une enclave de péridotite, la péridotite s’est d’abord formée, a ensuite été arrachée et entraînée par le magma, puis le magma s’est solidifié en basalte.

Compléments

📌 À l’échelle microscopique, un minéral qui recoupe un autre minéral a cristallisé en dernier.

📊 Tableaux de synthèse

Principes de chronologie relative