Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

1 Eléments de cour de Géologie : les illustrations et les commentaires seront e

1 Eléments de cour de Géologie : les illustrations et les commentaires seront examinés pendant les séances de cours Chapitre 6 GEOCHRONOLOGIE La géochronologie (ou géologie historique) est une discipline basée sur la stratigraphie. Celle-ci est une science qui étudie la succession des dépôts sédimentaires généralement arrangés en couches ou "strates". Chaque couche géologique est caractérisée par son contenu lithostratigraphique et biostratigraphique : -la lithostratigraphie = la description du contenu lithologique des couches. La nature des roches sédimentaires nous informe sur le milieu de sédimentation et comment cet environnement a évolué dans le temps. -la biostratigraphie = la description des fossiles que contient une strate dont l'unité est la biozône (faune et flore relatives à un temps). Elle nous renseigne sur l'évolution de ces fossiles dans le temps et dans l'espace dans leur environnement sédimentaire. - notion de faciès (voir TD) La chronostratigraphie consiste à définir les intervalles de temps des strates et à retracer les différentes évolutions paléogéographiques Pour repérer un événement passé (=Paléogéographie), on peut: - le situer par rapport à un autre c'est-à-dire établir sa chronologie relative (les mammifères sont apparus après les reptiles). - ou bien indiquer la date à laquelle il s'est produit c'est-à-dire établir sa chronologie absolue (les mammifères sont apparus il y a 200 millions d'années). I - CHRONOLOGIE RELATIVE La stratigraphie permet de reconstruire les événements géologiques grâce à l'établissement d'une chronologie relative des terrains par l'application des principes suivants : 1°) - Principe d'actualisme : Les lois régissant les phénomènes géologiques actuels étaient également valables dans le passé. 2°) - Principe de superposition, Dans leur disposition originelle, les strates sont généralement horizontales, et superposées dans l’ordre chronologique de leur dépôt. On dit qu’elles sont en superposition normale (concordantes), c’est-à-dire que chaque couche est plus ancienne que celle qui la recouvre (fig.1). Une strate est définie par sa limite supérieure (toit), sa limite inférieure (mur) et son épaisseur. La disposition des âges dans une carte géologique, suit le principe de superposition : terrains plus jeunes en haut, et les plus vieux en bas. 3°) - Principe de continuité Une couche, définie par un faciès donné (ensemble des conditions de dépôt du sédiment ayant donné naissance à la roche), est de même âge sur toute son étendue (fig.2). 4°) – Principe d’identité paléontologique Deux couches ou deux séries de couches sédimentaires de même contenu paléontologique en fossiles stratigraphiques (et de lithologie différenteou pas) ont le même âge (fig.3). Université Mohammed V – Agdal Faculté des Sciences Département des Sciences de la Terre - Rabat - Professeurs : Moad MORARECH et Driss FADLI Année universitaire 2014/2015 2 Les fossiles sont caractérisés par une extension géographique maximale et une extension chronologique minimale. Les "mauvais" fossiles présentent une forme constante pendant une longue durée. 5°) - Principe de recoupement Un objet géologique qui recoupe un autre lui est postérieur. Il peut s'agir d'une intrusion de roches plutonique ou éruptives qui recoupe des couches précédemment déposées dans un bassin sédimentaire (fig.4). 6°) – Principe de « recouvrement » Une structure (couche sédimentaire ou volcano-sédimentaire ou coulée volcanique...) qui en recouvre une autre (déformée ou pas) est postérieure à cette dernière Une des applications importantes de ce principe est la notion de discordance stratigraphique. On appelle discordance, une limite qui exprime une l'interruption dans la sédimentation pendant un intervalle de temps. Elle peut se présenter par sous deux formes : - La discordance de ravinement représentée par une surface irrégulière d'érosion entre des strates parallèles. Cette surface exprime la cessation de la sédimentation plus leur ravinement (érosion) mais sans déformation (fig.5). - La discordance angulaire représentée par une surface d'érosion recoupant d'anciennes séquences déformées. Cette discordance implique le plissement (ou le basculement) et le soulèvement, l'érosion d'anciennes couches sur lequelles reposent de nouvelles couches. Souvent les strates récemment déposées se trouvent directement au-dessus de roches ignées ou métamorphiques intercalées dans la série plissée (fig.6). 7°) – Les critères de polarité des couches Pour déterminer si une série de couches est en superposition normale ou inverse, on compare l’âge de ces couches d’après les fossiles stratigraphiques qu’elles contiennent. Si ces derniers n'existent pas (couches azoïques), on utilise des critères sédimentaires de polarité des couches. Il s’agit d’un ensemble de figures sédimentaires permettant de distinguer le sommet (le haut = la partie la plus récente) de la base (le bas = la partie la plus ancienne) d’une strate ou d’une série de couches. Ces critères de polarité sont nombreux et de différentes natures dont voici quelques exemples (fig.7).: ~ granoclassement décroissant (7a), ~ ravinement indiquant une surface d’une couche (7b), ~ fragments d’une couche contenus dans une autre couche, celle-ci est alors la plus récente des deux (7c); ~ figures de charges et empreintes vermiformes saillantes sur la surface basale des couches (7d). ~ lits concaves qui indiquent le haut d’une couche, dans un dépôt à stratification oblique tronqué dans sa partie supérieure (7e); ~ étude des fossiles dans leur environnement : - fossiles ayant conservé leur position de vie pendant la sédimentation (7f); - remplissage des coquilles (7g) 3 II - CHRONOLOGIE ABSOLUE 1°) - Introduction La chronologie absolue de mesurer des durées des phénomènes géologiques et des objets géologiques (roche, minéral) grâce à des techniques qui s’appuient sur la désintégration radioactive d’isotopes de certains éléments chimiques. La radioactivité correspond à des changements naturels ou artificiels du nombre de protons et de neutrons de noyaux dits instables. On appelle isotopes, les atomes d'un élément qui contiennent des nombres différents de neutrons. On identifie un isotope par son nombre de masse, qui représente la somme des neutrons plus protons. Par exemple, tous les atomes de carbone contiennent 6 protons, mais ces derniers peuvent se lier à 6, 7, ou 8 neutrons. Les isotopes radioactifs majeurs P (pères) et leurs produits F (fils) utilisés en géologie sont 40K/40Ar, 238U/206Pb, 235U/207Pb, 232Th/208Pb, 87Rb/87Sr (pour les longues durée) et 14C/14N pour les courtes durées). Le tableau ci-après donne une idée sur les tranches d'âge pouvant être obtenues en étudiant quelques couples d'isotopes: COUPLES D'ISOTOPES PERIODES AGES MESURES 238 U / 206 Pb 4,47 GA > 25 MA 87 Rb / 87 Sr 48,8 GA > 100 MA 40 K / 40 Ar 1,31 GA 1 à 300 MA 14 C / 14 N 5 730 années 100 à 50 000 ans 2°).- Principe de datation radiométrique La loi de la désintégration est la même pour chaque élément radioactif même si le taux de désintégration varie d'un élément à un autre. Un élément P radioactif se désintègre progressivement en élément F. Cette désintégration est beaucoup plus abondante qu'il s'est écoulé plus de temps La figure 8 montre que la proportion d'atomes pères (P) qui se désintègrent pendant chaque unité de temps (dt) est toujours la même. Le nombre d'atomes pères se désintégrant diminue de manière continue en même temps que le nombre d'atomes fils augmente proportionnellement. - A t=T, il ne reste plus que 8 isotopes noirs, 8 isotopes blancs ont été produits. - A t=2T, il ne reste plus que 4 noirs pour 12 blancs, - A t=3T, il ne reste plus que 2 noirs pour 14 blancs, - A t=4T, il ne reste plus que 1 noir pour 15 blancs On est parti d'un système à 16 éléments isotopiques et il y en a toujours 16 dans le système : on dit que le système est clos ou fermé, il n'y a pas d'apport extérieur ou de pertes. P F Quantité d'éléments "pères" ou "fils" T 2T 3T 4T temps 0 Fig.8 4 La désintégration de l'élément P suit une loi exponentielle exprimée par une équation qui décrit le changement (dP) du nombre d'atomes pères (P) par intervalle de temps (dt): dP/dt = -λ.P0 où :P0 est le nombre initial d'atomes pères et P le nombre d'atome à l'instant t et λ est la constante de désintégration de l'élément radioactif et elle s'exprime en an-1. Cette équation s'intègre en fonction du temps : P = P0 e-λt.. ou bien P0 = P eλt.. Comme P0 = P + F , l'intégration de cette équation donne t= 1/λ.logn (1 + (F/P)) (I) Chaque élément radioactif, est également,caractérisé par sa période ou demi-vie T au bout de laquelle la moitié de l'élément père P s'est désintégré. P0/2 = P0 e-λt -------> λ = logn 2/T. En général, nous ne connaissons pas la valeur de P0, mais nous pouvons mesurer le nombre d'atomes pères P et celui de fils F dans un échantillon. On détermine alors le rapport F/P; ce qui suppose que l'élément F n'est pas lui-même radioactif. Dans la pratique on utilise la formule t= 1/λ.logn (1 + (F/P)) Dans beaucoup de cas il faut tenir compte du fait que des isotopes F peuvent exister au départ (F0) dans la roche indépendamment de la radioactivité de P. On a alors :F = F0 + F* F* est le produit de désintégration de P, on a : F* = P0 - P Comme P = P0 e-λt.. ou bien P0 = P eλt.. On uploads/Geographie/ ch6-geochronologie-2.pdf