Fiche de révision : Temps et roches en géologie

📋 Plan du Cours

1. Roches et notion de temps
2. Principes géométriques de datation
3. Fossiles et datation relative
4. Échelle chronostratigraphique
5. Principe de radiochronologie
6. Datation par rubidium-strontium
7. Autres couples radioactifs
8. Complémentarité des datations

📖 1. Roches et notion de temps

🔑 Notions clés & Définitions

• Roche : Matériau formé par un agrégat naturel de minéraux, de fossiles et/ou d’éléments d’autres roches.
• Temps : Notion qui rend compte du changement dans le monde, tandis que la durée est utilisée plus spécifiquement pour effectuer des mesures.

💡 Astuce mémo

Roche = matière observable ; temps = changement mesurable par la durée

📖 2. Principes géométriques de datation

📝 Points essentiels

• Le principe de superposition établit que, dans une série sédimentaire non déformée, chaque strate est plus récente que celle qu’elle recouvre.

• Le principe de recoupement établit qu’une déformation, une intrusion plutonique ou un métamorphisme est plus récent que les strates qu’il recoupe ou métamorphise.

• Le principe d’inclusion établit qu’une inclusion emprisonnée dans une roche ou une strate est plus ancienne que la structure qui l’entoure, tandis qu’un filon issu d’une injection de magma est plus récent que la roche encaissante.

💡 Astuce mémo

Superposition → recoupement → inclusion

📖 3. Fossiles et datation relative

🔑 Notions clés & Définitions

• Fossile stratigraphique : Fossile d’une espèce ayant une existence brève, une grande répartition géographique et une forte abondance.

📝 Points essentiels

📌 Le principe d’identité paléontologique établit que deux strates contenant les mêmes fossiles stratigraphiques sont du même âge, quelle que soit leur position géographique.

💡 Astuce mémo

Fossile de milieu indique l’environnement ; fossile stratigraphique indique le temps

📖 4. Échelle chronostratigraphique

🔑 Notions clés & Définitions

• Étage : Un étage est une unité de l’échelle chronostratigraphique définie par la présence de certaines espèces de fossiles stratigraphiques, dont la base est marquée par la première apparition d’un stratotype de limite.
• Échelle chronostratigraphique : Superposition d’intervalles de temps organisés en étages, périodes et ères.

📝 Points essentiels

• Les périodes sont souvent délimitées par des pourcentages d’extinction élevés, comme 75 % d’extinction entre le Dévonien et le Carbonifère.

• Les ères sont souvent délimitées par des pourcentages d’extinction très élevés, comme 95 % des espèces marines et 70 % des espèces terrestres entre les ères primaire et secondaire.

💡 Astuce mémo

Étage → période → ère

📖 5. Principe de radiochronologie

🔑 Notions clés & Définitions

• Radiochronologie : Méthode de datation des roches fondée sur la décroissance radioactive naturelle d’éléments chimiques contenus dans les minéraux.
• Demi-vie : Temps nécessaire pour que la moitié des éléments pères initiaux se transforme en éléments fils.

📝 Points essentiels

• Lors d’une désintégration radioactive, un élément père instable se transforme continûment et irréversiblement en élément fils radiogénique stable.

📌 La radiochronologie date la fermeture d’un système, c’est-à-dire le moment où il ne réalise plus d’échanges avec l’extérieur et où les éléments pères présents restent dans le système avec les éléments fils produits.

💡 Astuce mémo

Désintégration radioactive → transformation père-fils → âge de fermeture

📖 6. Datation par rubidium-strontium

📝 Points essentiels

📐 Formule — Pour le couple rubidium-strontium, le rapport isotopique vérifie $\frac{^{87}\mathrm{Sr}_t}{^{86}\mathrm{Sr}_t}=(e^{\lambda t}-1)\frac{^{87}\mathrm{Rb}_t}{^{86}\mathrm{Sr}_t}+\frac{^{87}\mathrm{Sr}_0}{^{86}\mathrm{Sr}_0}$.

📐 Formule — Pour une isochrone de pente $a$, l’âge de la roche est calculé par $t=\frac{\ln(a+1)}{\lambda}$.

• 🔄 La méthode Rb-Sr suit ces étapes:
  1. Mesurer les rapports isotopiques par spectrométrie de masse.
  2. Tracer la droite isochrone.
  3. Déterminer la pente de la droite.
  4. Calculer l’âge avec la constante de désintégration.

💡 Astuce mémo

Une droite isochrone dont la pente révèle l’âge de la roche

📖 7. Autres couples radioactifs

📝 Points essentiels

• Le couple uranium-plomb peut dater la formation d’un minéral et un événement métamorphique ultérieur grâce à la réouverture possible du système.

• Le couple carbone 14-carbone 13 permet de dater la matière organique morte, car les échanges de carbone avec l’extérieur cessent après la mort de l’être vivant.

• La demi-vie du couple carbone 14-carbone 13 est d’environ 5 000 ans, ce qui limite son utilisation aux fossiles très récents.

📖 8. Complémentarité des datations

📝 Points essentiels

📌 La datation relative ordonne les événements géologiques grâce aux relations entre roches et aux fossiles, tandis que la datation absolue fournit des âges précis grâce à la radiochronologie.

💡 Astuce mémo

Datation relative : ordonner ; datation absolue : mesurer

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des couples radioactifs