TP n°1 - Datation relative Partie 1.4 : Mesure du temps dans l’histoire de la Terre TP n°1 - Datation relative Les roches de la lithosphère terrestre ont enregistré leur propre histoire, c’est à dire leur origine, les circonstances de leur formation, mais aussi les événements tectoniques qu’elles ont subis au cours du temps après leur mise en place. La datation relative permet de situer dans le temps les terrains et les objets géologiques les uns par rapport aux autres sans en préciser l’âge. Problème : Comment peut-on ordonner des structures et des évènements géologiques les uns par rapport aux autres ?

Déroulement de la séance : Situation géographique de la région  Source Google earth On se propose de reconstituer la succession des événements géologiques qui ont affecté la région de la Montagne Noire et des Causses.

 Découper les vignettes proposées et les classer dans l’ordre chronologique

 Découper les vignettes proposées et les classer dans l’ordre chronologique Le résultat final est le suivant :

 Découper les vignettes proposées et les classer dans l’ordre chronologique  Utiliser le logiciel «  Montagne Noire » pour vérifier la reconstitution de l’histoire géologique de la région.

 Découper les vignettes proposées et les classer dans l’ordre chronologique  Utiliser le logiciel «  Montagne Noire » pour vérifier la reconstitution de l’histoire géologique de la région.  Sur le document « Reconstitution de la chronologie des évènements qui ont conduit à la coupe de la Montagne Noire », compléter les 2 premières colonnes :

 Découper les vignettes proposées et les classer dans l’ordre chronologique  Utiliser le logiciel «  Montagne Noire » pour vérifier la reconstitution de l’histoire géologique de la région.  Sur le document « Reconstitution de la chronologie des évènements qui ont conduit à la coupe de la Montagne Noire », compléter les 2 premières colonnes : - en collant les vignettes fournies dans l’ordre chronologique sans oublier de compléter les pointillés concernant les évènements géologiques qui ont successivement affecté la région étape par étape.

 Découper les vignettes proposées et les classer dans l’ordre chronologique  Utiliser le logiciel «  Montagne Noire » pour vérifier la reconstitution de l’histoire géologique de la région.  Sur le document « Reconstitution de la chronologie des évènements qui ont conduit à la coupe de la Montagne Noire », compléter les 2 premières colonnes : - en collant les vignettes fournies dans l’ordre chronologique sans oublier de compléter les pointillés concernant les évènements géologiques qui ont successivement affecté la région étape par étape. - identifier et réaliser une datation relative des structures successives ou événements repérables sur les étapes de mise en place de la région en utilisant notamment les données fournies en annexe.

L’étude sur le terrain ou l’étude des coupes géologiques présentent une organisation verticale à partir de laquelle il est possible d’énoncer différents principes.

(vocabulaire et notions de base) Etape 1 : Sédimentation (vocabulaire et notions de base) Après leur dépôt dans des bassins dits sédimentaires, les sédiments, issus de l’érosion de roches préexistantes (fragments minéraux) transportés par l’eau, ou bien encore résultant de l’activité biologique (débris coquilliers …), se transforment en roches sédimentaires par compaction, perte d’eau et cimentation. Les sédiments se déposent les uns sur les autres formant des strates qui reposent en concordance c’est à dire que chaque strate de roches sédimentaires, en dehors de tout bouleversement tectonique, repose sur une strate plus ancienne. NB : les limites de chaque couche sont alors parallèles.

Les sédiments se sont déposés en concordance les uns sur les autres. Etape 1 : Sédimentation Les sédiments se sont déposés en concordance les uns sur les autres. Terrain le plus récent en surface 8 7 6 5 4 3 2 1 Une couche sédimentaire (exemple couche 5) s’est donc déposée après celle qu’elle recouvre(exemple couche 4). Terrain le plus ancien en profondeur

Principe de superposition Le principe de superposition permet de caractériser des successions ordonnées dans une série sédimentaire (ou coulées volcaniques) non déformée : une couche donnée est plus récente que la couche sous-jacente (située en dessous) : «En l’absence de tout bouleversement tectonique, toute couche est postérieure à celle qu’elle recouvre».

Principe de superposition – exemple sur le terrain Strates sédimentaires concordantes : Strates de plus en plus jeunes Strate calcaire Strate marneuse n + 1 n n - 1 Affleurement marno-calcaire

Etape 2 : Plissement Les séries sédimentaires ont subit, sous les contraintes tectoniques compressives exercées, un plissement sur toute leur épaisseur. Le plissement est donc postérieur à la formation qu’il affecte.

Principe de recoupement Le principe de recoupement, d’application très générale, permet de traiter toutes les situations de recoupement entre les couches ou formations géologiques. «Tout objet ou évènement géologique, qui en recoupe un autre, lui est postérieur ».

Etape 2 : Plissement Ainsi, d’après le principe de recoupement, un mouvement de compression, ayant généré des changements d ’orientation des couches (plis) est postérieur à la formation qu’il affecte .

Un exemple sur le terrain  Roches sédimentaires plissées.

Etape 3 : Intrusion granitique (vocabulaire et notions de base) Les liquides (visqueux) magmatiques de composition granitique formés dans les zones de collision ou de subduction, peu denses, ont tendance à remonter vers la surface à travers les terrains encaissants formant la partie superficielle de la croûte. Le refroidissement et la cristallisation lente en profondeur du « jus » magmatique produit des plutons granitiques. De telles formations magmatiques mises en place dans les terrains encaissants sont dites « intrusives ».

Etape 3 : Intrusion granitique Le magma de type granitique migre vers la surface au travers des terrains encaissants déjà plissés. D’après le principe de recoupement, une intrusion magmatique ou la mise en place d’une roche plutonique, est postérieure à la formation qu’elle affecte.

Principe de recoupement – exemple sur le terrain Filons granitiques postérieurs à la roche encaissante roche encaissante métamorphique sombre

Etape 4 : Métamorphisme de contact (vocabulaire et notions de base) Les plutons granitiques sont à l'origine du métamorphisme* des roches encaissantes. * Métamorphisme : transformation d'une roche à l'état solide du fait d'une élévation de température et/ou de pression, avec cristallisation de nouveaux minéraux et acquisition de textures et structures particulières sous l'influence de conditions physiques et/ou chimiques différentes de celles ayant présidé à la formation de la roche originelle).

Etape 4 : Métamorphisme de contact On observe, tout autour de l’intrusion granitique, une auréole de métamorphisme : les roches sédimentaires les plus proches du pluton ont donc été métamorphisées. Ce métamorphisme, directement lié à l’élévation de température subie, est donc la conséquence de l’intrusion magmatique.. 2 1 D’après le principe de recoupement, une auréole de métamorphisme, est donc postérieure à la mise en place d’une intrusion magmatique.

Etape 5 : Erosion Ces formations sont ensuite affectées par l'érosion et finissent par affleurer (disparition d’une partie des formations en place : roches sédimentaires, pluton et auréole). Surface d’érosion

D’après le principe de recoupement, l’érosion intervient postérieurement à la mise en place des terrains sédimentaires, du pluton granitique et de son auréole de métamorphisme.

Etape 5 : Erosion - exemple sur le terrain  Auréole de métamorphisme composée de cornéennes disposées sur une largeur d’environ 4 km environ autour du massif granitique. Granite intrusif. Région de Condé-sur-Noireau –Basse-Normandie

Etape 6 : Sédimentation Dépôt no1 Les sédiments se déposent ensuite sur les strates plus anciennes (plissées et intrusées) en discordance.

Etape 6 : Sédimentation Dépôt no2 Dépôt no1 Les sédiments se déposent ensuite sur les strates plus anciennes (plissées et intrusées) en discordance.

Etape 6 : Sédimentation Dépôt no3 Dépôt no2 Dépôt no1 Les sédiments se déposent ensuite sur les strates plus anciennes (plissées et intrusées) en discordance.

Etape 6 : Sédimentation Dépôt no4 Dépôt no3 Dépôt no2 Dépôt no1 Les sédiments se déposent ensuite sur les strates plus anciennes (plissées et intrusées) en discordance.

Etape 6 : Sédimentation Plus récent Plus ancien 5 4 3 2 1 Discordance Les sédiments se déposent ensuite sur les strates plus anciennes (plissées et intrusées) en discordance. D’après le principe de superposition, toute couche est postérieure à celle qu’elle recouvre.

Etape 6 : Sédimentation avec contact en discordance exemple sur le terrain (Portugal du Sud) Contact en discordance Sédiments sableux continentaux récents déposés en discordance avec les roches anciennes plissées sous-jacentes.

Etape 7 : Faille F La faille (normale) « traverse » toutes les strates, elle est donc postérieure aux séries traversées.

Etape 7 : Faille

Etape 7 : Faille

Etape 7 : Faille

Etape 7 : Faille Faille (normale)

Etape 7 : Faille F D’après le principe de recoupement, un événement (ici et dans le cas de la région de la Montagne Noire, un mouvement de divergence), qui génère des discontinuités (failles), est postérieur à la formation qu’il affecte .

Bloc 1 Bloc 2 Etape 7 : Faille - exemple sur le terrain Faille normale Mouvement de divergence

Toutes ces formations sont dégagées par l'érosion. Etape 8 : Erosion Surface d’érosion Toutes ces formations sont dégagées par l'érosion.

Toutes ces formations sont dégagées par l'érosion. Etape 8 : Erosion Surface d’érosion Toutes ces formations sont dégagées par l'érosion. D’après le principe de recoupement, l’érosion intervient donc postérieurement à la fracturation.

Etape 9 : Volcanisme Le magma, moins dense, a migré vers la surface au travers des terrains et s’est épanché sur les structures géologiques existantes (faille, terrains érodés). D’après le principe de recoupement, une intrusion magmatique, est postérieure à la formation qu’elle affecte.

Principe de superposition – exemples sur le terrain Coulée volcanique plus jeune que les roches sédimentaires Orgues basaltiques sur série de roches sédimentaires Filon basaltique -postérieur à la roche encaissante (Région de Ploumanach –Bretagne du Nord)

D’autres principes sont utilisé en datation relative, tels que : - le principe de continuité (latérale) - le principe d’identité paléontologique. Ces 2 derniers principes seront étudiés en cours.