Sylvain Breton sylvain.breton@univ-lyon1.fr TD de Chronologie Sylvain Breton sylvain.breton@univ-lyon1.fr

Contact Votre enseignant : Sylvain Breton Bâtiment Géode, 4ème étage, bureau sylvain.breton@univ-lyon1.fr Cours sur spiral : Géoscience1/Support de cours, TP et TD/TD Géoscience/Breton_TDchrono_1 Tutorat science-Lyon 1 Tutorat.science.Lyon1@gmail.com http://tutorat-science.univ-lyon1.fr

Evaluation 50% de votre note pour l’UE géoscience 1 sous forme de CC au cours des TP et TD Pour les TD : 1 CC d’1h puis 1h de correction lors de la 4ème et 11ème séance. Toute absence doit être justifiée auprès du bureau administratif de la licence (m’envoyer une copie)

Objectifs Comprendre les principes de datation relative et les appliquer Comprendre la notion de fossile biostratigraphique Utiliser les fossiles stratigraphiques pour comprendre l’histoire d’une région Comprendre la construction de l’échelle des temps géologiques Connaître l’existence des datations radio-chronologiques

Intro : Pourquoi dater en géologie ? Reconstituer une histoire Donner des vitesses à des processus géologiques

Chronologie relative vs absolue

Chronologie relative vs absolue

Chronologie relative vs absolue -2560 1345 1886 1989 -447

Chronologie relative : Principe de continuité Une même couche a le même âge sur toute son étendue

Chronologie relative : Principe de continuité Une même couche a le même âge sur toute son étendue Pourquoi ? : Dépôt simultané sur une grande surface

Chronologie relative : Principe de superposition Une couche est plus jeune que ce qu’elle recouvre

Chronologie relative : Principe de superposition Une couche est plus jeune que ce qu’elle recouvre ANCIEN RECENT ACTUEL Pourquoi ? : Les sédiments viennent du haut ! Ils se déposent sur la couche précédente

Chronologie relative : Principe de recoupement Un événement ou un objet géologique (faille, filon…) qui affecte un autre objet est postérieur à ce dernier

Chronologie relative : Principe de recoupement Un événement ou un objet géologique (faille, filon…) qui affecte un autre objet est postérieur à ce dernier Failles subactuelles Pourquoi ? : on ne peut pas recouper un objet absent

Chronologie relative : Principe de recoupement Un événement ou un objet géologique (faille, filon…) qui affecte un autre objet est postérieur à ce dernier Faille … aux grès bruns et … aux argiles grises Attention : le socle ne recoupe pas les sédiments, il est globalement sous les sédiments

Chronologie relative : Principe d’inclusion Les morceaux de roche inclus dans une couche sont plus anciens que celle-ci

Chronologie relative : Principe d’inclusion Les morceaux de roche inclus dans une couche sont plus anciens que celle-ci

Chronologie relative : Principe d’inclusion Les morceaux de roche inclus dans une couche sont plus anciens que celle-ci Pourquoi ? : on ne peut pas inclure une roche qui n’existe pas

Chronologie relative : Bonus : les lacunes Absence d’une ou plusieurs couche(s) sédimentaire(s) Absence de la couche rouge probablement causé par l ’érosion. Absence de plusieurs couches Probablement causé par une absence de dépôt sur les hauts fonds

Exercice : Histoire géologique d’un terrain Couches sédimentaire : Combien, quel ordre ? Roches magmatiques ? Lacune ? Evènement tectonique ?

Exercice : Histoire géologique d’un terrain

Exercice : Histoire géologique d’un terrain

Exercice : Histoire géologique d’un terrain

Exercice : Histoire géologique d’un terrain

Exercice : Histoire géologique d’un terrain

Exercice : Histoire géologique d’un terrain

Exercice : Histoire géologique d’un terrain

Exercice : Histoire géologique d’un terrain

Exercice : Histoire géologique d’un terrain

Exercice : Histoire géologique d’un terrain

Exercice : Histoire géologique d’un terrain

Exercice : Histoire géologique d’un terrain

Chronologie relative à l’échelle régionale ??

Qu’est ce qu’un bon fossile biostratigraphique Une large répartition géographique Pour avoir plus de chance de le trouver où que l’on soit Petit plus : un grand nombre d’individus Une extension temporelle réduite Pour pouvoir donner un âge le plus précis possible Associé à une évolution rapide Plutôt que de regarder 1 fossile on regarde parfois un ensemble de fossile : on parle de biozone A opposer à un fossile de faciès (faible extension spatiale et grande extension spatiale)

Qu’est ce qu’un bon fossile biostratigraphique Trilobites Ammonites Foraminifères

Exercice : Corrélations biostratigraphiques Coupe de Carajuan Localisation des deux coupes étudiées. Coupe d’Angles

Exercice : Corrélations biostratigraphiques TEMPS Apparition Disparition Espèce A Espèce B Espèce C Espèce D Esp. E Famille des Tripanidae Durée de vie Pour chaque famille d’Ammonites du document 3, indiquez comment se fait son évolution. Y a t’il un fort renouvellement des espèces? Ont elles une durée de vie faible ou longue? La famille est-elle très diversifiée? !!Réponses argumentées et illustrées!!

Exercice : Corrélations biostratigraphiques Pour chaque famille d’Ammonites du document 3, indiquez comment se fait son évolution. Y’a-t-il un fort renouvellement des espèces? Ont-elles une durée de vie faible ou longue? La famille est-elle très diversifiée? Renouvellement rapide/durée vie brève/ grande diversité Durée de vie longue, peu d’espèces, renouvellement lent

Exercice : Corrélations biostratigraphiques Pourquoi cette question : La précision d’une échelle biostratigraphique est directement liée à la finesse de l’étude paléontologique. Il faut se pencher sur la répartition temporelle des espèces. On a différentes résolutions stratigraphiques selon les espèces.

Exercice : Corrélations biostratigraphiques Q3 : Quelles sont les familles utilisées pour construire l’échelle biostratigraphique ? Se référer Pourquoi a-t-on choisi cette (ou ces) familles?

Exercice : Corrélations biostratigraphiques Toutes les unités biostratigraphiques citées ici sont définies à leur base par l'apparition de l'espèce-indice ; elles se terminent à l'apparition de l'espèce-indice de l'unité suivante.

Exercice : Corrélations biostratigraphiques Q4 : Comparez le contenu faunique des deux coupes. Que constatez-vous ?

Exercice : Corrélations biostratigraphiques Coupe d’Angles (référence) Coupe de Carajuan Sur la coupe de Carajuan seules 3 familles sur 6 sont présentes. Il est probable que les autres familles n’existent qu’en position distale, à grande profondeur (>200m).

Exercice : Corrélations biostratigraphiques Q5 : Corrélation des deux coupes: replacez sur la coupe de Carajuan les biozones définies sur la coupe de référence. Que constatez-vous?

Exercice : Corrélations biostratigraphiques Coupe d’Angles (référence) Coupe de Carajuan

Exercice : Corrélations biostratigraphiques Coupe d’Angles (référence) Coupe de Carajuan Disparition des zones à Furcillata et Nicklesi La zone à Callidiscus voit son extension verticale réduite, mélangée avec la zone à Radiatus.

Exercice : Corrélations biostratigraphiques Q6 : Que signifie la surface durcie perforée ? Et le niveau ferrugineux ?

Exercice : Corrélations biostratigraphiques Q6 : Que signifie la surface durcie perforée ? Elle correspond à une quasi-émersion des dépôts (faciès d’avant-plage, terriers, perforations dues à coquillages) Elle est associée à une lacune sédimentaire (absence de dépôts Nicklesi/Furcillata).

Exercice : Corrélations biostratigraphiques Q6 : Que signifie le niveau ferrugineux ? Il indique un ralentissement de la sédimentation. Ceci est confirmé par le mélange entre biozones: Subheterocostata, Callidiscus et Radiatus présents dans le même niveau.

Bilan L'absence des zones à Nicklesi et à Furcillata permet de mettre en évidence une lacune sédimentaire relativement importante sur la coupe de Carajuan. L'enregistrement des dépôts n'est donc pas continu. L'intervalle de temps, équivalent à la durée des unités à Nicklesi et à Furcillata, n'est alors pas représenté sur la coupe de Carajuan. A la limite Valanginien-Hauterivien de la coupe de Carajuan, T. callidiscus et C. subheterocostata ont été récoltés dans un niveau ferrugineux d'une dizaine de centimètres d'épaisseur. Sachant que ces deux espèces ne coexistent pas sur la coupe d'Angles, nous pouvons interpréter ce banc ferrugineux comme un niveau condensé. Sur une très faible épaisseur, les dépôts se sont accumulés pendant une longue durée qui correspond au moins à l’unité à Callidiscus et à une partie de l’unité à Subheterocostata. Le rythme de la sédimentation est donc très variable sur la plate-forme provençale. L'enregistrement des sédiments est perturbé et incomplet. Selon le milieu de dépôt, une période de temps pourra être manquante (lacune sédimentaire) ou représentée par une très faible épaisseur de sédiments (niveau condensé), ou parfois bien enregistrée.

Chronologie à l’échelle globale

Chronologie à l’échelle globale L’unité de base est l’étage : Valanginien par exemple. Les étages sont regroupés en époques (Crétacé Inférieur). Les époques sont regroupées en périodes (Crétacé). Les périodes sont regroupées en ères (Primaire, Secondaire). Les ères sont regroupées en éons (Phanérozoïque).

Chronologie à l’échelle globale Les étages sont défini par un statotype : Affleurement de référence, le plus complet connu. Valenginien : Origine du nom : château de Valangin en Suisse. Base définie par : 1ère occurrence de Calpionellites darderi Meilleur candidat au stratotype : Montbrun-les-Bains dans la Drôme.

Chronologie à l’échelle globale On définit actuellement les stratotypes en recherchant une coupe de référence sur laquelle la limite inférieure d’une unité est la plus nette et la plus documentée possible Une unité stratigraphique est donc définie par sa limite inférieure, sa limite supérieure correspondant à la limite inférieure de l’unité stratigraphique suivante. Conséquences : Les stratotypes de plusieurs limites successives peuvent se trouver à des endroits très éloignés les uns des autres. Il n’y a plus de représentation matérielle de référence de la durée et du contenu sédimentaire complet d’une unité stratigraphique.

Chronologie à l’échelle globale On définit actuellement les stratotypes en recherchant une coupe de référence sur laquelle la limite inférieure d’une unité est la plus nette et la plus documentée possible Une unité stratigraphique est donc définie par sa limite inférieure, sa limite supérieure correspondant à la limite inférieure de l’unité stratigraphique suivante. Conséquences : Les stratotypes de plusieurs limites successives peuvent se trouver à des endroits très éloignés les uns des autres. Il n’y a plus de représentation matérielle de référence de la durée et du contenu sédimentaire complet d’une unité stratigraphique. 1ere conclusion : L’échelle des temps géologiques est une échelle de chronologie relative définie à ses limites par des stratotypes

Chronologie à l’échelle globale Question 1 : Que signifient les bandes noires et blanches à droite de l’échelle? Question 2 : Comment ont été datées les limites d’étages?

Chronologie à l’échelle globale Noir : polarité normale : champ magnétique orienté comme le champ actuel. Blanc : polarité inverse : opposée au champ magnétique actuel

Chronologie à l’échelle globale Magnétite Ces inversions sont bien connues à partir du Jurassique, car on dispose de fonds océaniques. Une inversion environ tous les 700000 ans. Les basaltes en refroidissant acquièrent une aimantation parallèle au champ ambiant (minéraux ferromagnésiens) et la conservent dans le temps

Chronologie à l’échelle globale Question 2 : Comment ont été datées les limites d’étages? En utilisant la radiochronologie, c’est-à-dire en mesurant la concentration en éléments radioactifs (fils)/radiogéniques (père) dans des roches magmatiques, intercalées dans des sédiments.

Chronologie à l’échelle globale Question 2 : Comment ont été datées les limites d’étages? En utilisant la radiochronologie, c’est-à-dire en mesurant la concentration en éléments radioactifs (fils)/radiogéniques (père) dans des roches magmatiques, intercalées dans des sédiments. 2eme conclusion : L’échelle des temps géologiques est une échelle de chronologie absolue avec les limites entre étages datées en millions d’années.

Chronologie à l’échelle globale A partir de ce que vous avez vu sur la chronologie relative à l’échelle de la coupe et à l’échelle régionale, proposez une explication synthétique sur la démarche des géologues pour construire cette échelle globale. ETAPE1: ETAPE2: ETAPE3: ETAPE4: ETAPE5:

Chronologie à l’échelle globale A partir de ce que vous avez vu sur la chronologie relative à l’échelle de la coupe et à l’échelle régionale, proposez une explication synthétique sur la démarche des géologues pour construire cette échelle globale. ETAPE1: Succession des évènements sur une coupe : observations lithologiques et paléontologiques ETAPE2: Comparaison, combinaison de différentes coupes pour obtenir une échelle régionale la plus complète et précise possible. (Corrélation) ETAPE3: Association d’échelles régionales: échelle continentale. (Corrélation) ETAPE4: Association d’échelles continentales: échelle globale. (Corrélation) ETAPE5: Datation absolue: radiochronologie de couches volcaniques. (datation)

Chronologie à l’échelle globale

Chronologie à l’échelle globale Fin du TD