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Chapitre 7 La mesure du temps dans lhistoire de la Terre et de la vie.

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1 Chapitre 7 La mesure du temps dans lhistoire de la Terre et de la vie

2 Introduction : La datation relative La datation absolue I- La méthode de datation relative - Méthode basée sur 4 principes (voir fiche) -Repérer les différents phénomènes géologiques - Les classer chronologiquement en utilisant ces 4 principes - Applications : datation relative à partir de coupes géologiques

3 Méthode pour déterminer la chronologie relative des évènements géologiques à partir dune coupe géologique Les quatre principes à utiliser -Phénomènes sédimentaires : -Dépôts successifs de couches superposées. Sur une coupe il peut apparaître plusieurs séries sédimentaires : chaque série est caractérisée par des couches parallèles et les différentes séries sont séparées en général par des discordances ( contact entre deux couches non parallèles). Souvent, les discordances apparaissent après une phase dérosion de la série précédente. - phénomènes tectoniques : Les mouvements tectoniques de convergence ou de divergence des plaques sont à lorigine de deux types dévènements : les plis et les failles. Daprès le principe de recoupement, plis et failles sont postérieurs aux couches quils affectent et antérieurs aux couches quils naffectent pas. - phénomènes magmatiques : Comme leur nom lindique, les roches magmatiques proviennent de la montée et du refroidissement dun magma soit en profondeur (roches plutoniques), soit en surface (roches volcaniques). En utilisant le principe de recoupement, il est possible de dater le refroidissement de ce magma et donc la mise en place de la roche. Il est conseillé de déterminer dabord la chronologie des phénomènes sédimentaires, puis dintégrer dans cette frise les évènements tectoniques et magmatiques. principe de superposition : une couche située en dessous dune autre est considérée comme plus ancienne (et vice-versa). Attention, ce principe ne sapplique que pour les roches sédimentaires. principe de recoupement : Tout évènement modifiant soit la géométrie soit la continuité dune structure géologique est postérieur à cette structure. principe de continuité : une même couche a le même age et les mêmes caractéristiques sur toute son étendue. principe didentité paléontologique : deux couches renfermant les mêmes types de fossiles ont le même age et se sont formées dans les mêmes conditions Les principaux évènements à repérer sur une coupe

4 Étude dun exemple à partir dune coupe géologique imaginaire

5 Étude dun exemple à partir dune coupe géologique imaginaire (correction) Phénomènes sédimentaires : on constate 4 séries sédimentaires qui se succèdent dans le temps selon le principe de superposition : série 1+2, puis série 3+4+5, puis série 6+7 et enfin la série 8+9. Chaque série est séparée de la précédente par une discordance. Phénomènes tectoniques : chacune de ces séries est plissée et daprès le principe de recoupement, on peut déduire quil sest produit trois phases de plissements : post2 et anté3, post5 et anté6 et enfin post7 et anté8. Le principe de recoupement permet aussi de dater les failles : la faille F1 coupe la couche 6 mais pas la 8, donc elle est post6 et anté8. La faille F2 recoupe la couche 7 donc elle est post7. Phénomènes magmatiques :Le magma à lorigine de la roche plutonique a recoupe la couche 3 donc il est post3. Cette roche est elle-même coupée par la faille F1 donc elle est antérieure à cette faille. La roche volcanique b forme un volcan dont la cheminée recoupe toutes les couches sédimentaires et ce volcan se superpose à la couche 8 : cette éruption sest donc déroulée après le dépôt de la couche 9. Chronologie relative érosion Dépôt 9 8 érosion plissement Dépôt 7 6 érosion plissement Dépôt érosion plissement Dépôt 1+2 F1 F2 Magma b Magma a

6 Chronologie relative : exploiter des documents. Reconstituer la chronologie des évènements géologiques qui se sont produits dans chaque région concernée.

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8 DM : traiter deux sujets de baccalauréat sur la datation relative.

9 - Applications : datation relative à partir de lobservation de minéraux dans les roches Utilisation ici du principe de recoupement uniquement 1-Cristallisation du gabbro au niveau dune dorsale océanique (le pyroxène sest formé avant le feldspath qui le recoupe 2- formation d une auréole de métamorphisme avec de lamphibole à la limite pyroxène/feldspath : Px + F + eau A Px + F sont qualifiés de minéraux reliques Lhistoire de la roche (chronologie relative) est donc inscrite en elle

10 II- Les méthodes de datation absolue 1°)- Le principe de la datation absolue Certains isotopes se désintègrent au cours du temps Élément pèreÉlément fils

11 Equation de désintégration : Lambda : constante de désintégration T = temps de demi-vie ou période de lélément T est très variable selon les éléments - 14 C ( 14 C 14 N) T= 5370 ans -K-Ar ( 40 K 40 Ar) T = 1, ans -Rb-Sr ( 87 Rb 87 Sr) T= ans

12 Pour pouvoir utiliser cette méthode de datation, deux problèmes se posent à priori : 1- Le plus souvent Po est inconnu : donc 1 équation à deux inconnues (Po et t), impossible à résoudre. 2- Léchantillon à dater ne doit pas être contaminé par des éléments isotopiques qui lui sont extérieurs ou perdre certains de ses éléments : le système doit être fermé Échantillon à lorigineÉchantillon à la période actuelle

13 2°)- Lexemple du carbone14 Carbone évolue sous forme de cycle dans la biosphère [ 14 C ] = constante chez les êtres vivants Po est donc connu (correspond à la concentration actuelle de 14C chez les êtres vivants) Mort de lêtre vivant Plus déchanges de 14C avec le milieu Le système devient fermé t = 1/λ.lnP 0 /P En général, on ne mesure pas la concentration de 14 C mais plutôt celle du rapport 14 C/ 12 C Application : voir exercice

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15 3°)- Lexemple du couple potassium-argon (K/Ar) 40K 40Ar Largon est un gaz : tant que la roche est sous forme de magma, il sévapore Utilisation pour dater des roches magmatiques Au moment de la cristallisation de la roche, on a donc F0 (Ar0) = O Dés que la roche est entièrement cristallisée, le potassium (P) est piégé et le système devient fermé F = Po - P P = Po.e- λt t = ln(1+ Ar/K)/λ

16 Application : voir exercice (livre page 176) Tuf F : 2,33 MA Tuf D : 2,40 MA

17 4°)- Lexemple du couple Rubidium- Strontium (Rb/Sr) Cas où la quantité délément père de départ nest pas connue : résolution mathématique. 87 Rb 87 Sr Fm (mesuré) = Fo + F issu de Po Fm = Fo + (Po – Pm) Fm = Fo + (Pm/e- λt – Pm) Fm = Fo + Pm(e λt – 1) Fm = (e λt – 1)Pm +Fo y = ax + b équation dune droite Fm Pm Courbe isochrone Le coefficient directeur de la droite a =( e λt – 1) peut être déterminé graphiquement t = ln(a+1)/λ Application : doc + livre page 177

18 Age du granite de Châteauponsac : environ 350 MA

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