Fiche de révision : Mesure du temps en géologie

📋 Plan du Cours

1. Principes des datations géologiques
2. Principes de chronologie relative
3. Fossiles et échelle stratigraphique
4. Fondements de la radiochronologie
5. Choix de l’échantillon et de l’isotope
6. Méthodes isotopiques de datation

📖 1. Principes des datations géologiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Datation relative : Permet de retrouver la chronologie de deux événements en les positionnant dans le temps l’un par rapport à l’autre.
• Datation absolue : Permet d’obtenir un âge assez précis d’un événement, avec une marge d’erreur.

📝 Points essentiels

• Les méthodes de datation relative et absolue s’appliquent de l’échelle macroscopique à l’échelle microscopique.

💡 Astuce mémo

Relative = ordre entre événements ; absolue = âge chiffré

📖 2. Principes de chronologie relative

🔑 Notions clés & Définitions

• Actualisme : Lyell, 1830 - Postule que les lois régissant les phénomènes géologiques actuels étaient également valables dans le passé.

★ À maîtriser

• Selon le principe de superposition, dans deux couches superposées, la couche la plus basse est la plus ancienne. - Sténon, 1669

• Tout événement géologique qui recoupe ou déforme un autre événement lui est postérieur.

• Toute inclusion est plus ancienne que la structure qui l’entoure.

Compléments

📌 Les couches sédimentaires sont déposées initialement horizontalement ; si elles ne le sont plus, elles ont subi une déformation ultérieure.

💡 Astuce mémo

Superposition → recoupement → inclusion → fossiles

📖 3. Fossiles et échelle stratigraphique

🔑 Notions clés & Définitions

• Fossile stratigraphique : Permet la datation relative des couches où il se trouve grâce à une existence courte à l’échelle géologique, une aire d’expansion étendue et une grande abondance.
• Stratotype : Affleurement géologique servant de référence pour définir un étage géologique selon les fossiles qu’il contient.

★ À maîtriser

📌 Deux couches sédimentaires contenant les mêmes fossiles stratigraphiques ont le même âge, même si elles sont séparées par une grande distance.

• L’échelle chronostratigraphique internationale est divisée en ères, périodes et strates.

Compléments

• Les temps fossilifères comprennent:
  • l’ère primaire ou Paléozoïque
  • l’ère secondaire ou Mésozoïque
  • l’ère tertiaire ou Cénozoïque
  • le Précambrien

📌 Les temps non fossilifères, correspondant notamment à l’Archéen et au Protérozoïque, sont antérieurs à l’apparition de la vie et ont été complétés par la datation absolue.

💡 Astuce mémo

Des fossiles-guides relient des couches éloignées dans une même échelle du temps

📖 4. Fondements de la radiochronologie

📝 Points essentiels

📌 La radiochronologie s’applique principalement aux roches issues d’un magma, volcaniques ou plutoniques, et non aux roches sédimentaires.

• Un isotope père radioactif instable se désintègre continûment et irréversiblement en isotope fils radiogénique selon une constante de désintégration λ.

📐 Formule - La loi de désintégration radioactive est $P = P_0 e^{-blambdadT}$, d’où $T = \frac{\ln(P_0/P)}{\lambda}$.

💡 Astuce mémo

Désintégration père → formation du fils → mesure de l’âge

📖 5. Choix de l’échantillon et de l’isotope

★ À maîtriser

📌 Pour dater une roche, le système doit être fermé, sans départ ni apport d’élément fils ou radiogénique.

📌 La vitesse de désintégration de l’isotope doit être adaptée à l’âge présumé de la roche étudiée.

Compléments

• Pour une roche issue d’une lave, la fermeture du système correspond à la solidification de la roche.

• La contamination de l’échantillon et les faibles quantités mesurées sont les principaux écueils de la radiochronologie.

💡 Astuce mémo

Système fermé fiable, contamination fausse la mesure

📖 6. Méthodes isotopiques de datation

★ À maîtriser

• Dans la méthode rubidium-strontium, l’isotope radioactif 87Rb se désintègre en 87Sr, et la longue période de désintégration permet de dater des événements très anciens.

📐 Formule - Dans la méthode rubidium-strontium, l’âge est calculé par la relation $t = \frac{\ln(m+1)}{\lambda}$, où m est le coefficient directeur de la droite isochrone.

• La méthode uranium-plomb utilise les rapports isotopiques 238U/206Pb et 235U/207Pb pour dater une formation rocheuse.

• La méthode potassium-argon repose sur la désintégration de 40K en 40Ar et possède une période de 1,31 Ga.

Compléments

📌 Dans la méthode potassium-argon, l’argon formé avant la fermeture du système est éliminé dans le milieu environnant, puis la quantité de 40Ar formée après cette fermeture est mesurée.

• L’abondance du potassium dans les roches confère à la méthode potassium-argon une grande universalité, mais la quantité importante de 40Ar naturel augmente les risques de contamination.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des méthodes de datation