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TD Géosciences Bases de chronologie Ivan BOUR Laboratoire de géologie de Lyon U

TD Géosciences Bases de chronologie Ivan BOUR Laboratoire de géologie de Lyon Université Claude Bernard Lyon 1 La CHRONOLOGIE Datation relative = permet de situer dans le temps les évènements géologiques, les uns par rapport aux autres Principes de base de la stratigraphie Datation absolue = permet d’estimer l’âge et la durée des évènements géologiques, et de situer dans le temps l’échelle relative des temps géologiques Décroissance radioactive d’éléments chimiques : relation entre rapports isotopiques et durée écoulée depuis la « fermeture du système » contenant ces isotopes - Pétrologie - Sédimentologie - Stratigraphie - Paléontologie - Mesures radiochronologiques :  Nécessitent un matériel particulier  Impossible à mettre en place sur le terrain 2 types d’échelles des temps Bases de chronologie Bases de chronologie • À l’échelle de la Coupe (= affleurement) q Marnes (>50m) Pétrologie/ sédimentologie Mont Rivel, Jura Stratigraphie Paléontologie Bimammatum Planula Oxfordien Sup. Calcaires de plage Baisse du N.M. • À l’échelle de la région… par corrélations Cochet et al. (1994) Bases de chronologie • À échelle globale Echelle des Temps Géologiques Internationale, Comprenant la charte eustatique et le paléomagnétisme Bases de chronologie A l’ échelle de la coupe Bases de chronologie Principes de chronologie relative en stratigraphie : - principe de continuité = une même couche sédimentaire (définie par un mur et toit) a le même âge sur toute son étendue - principe de superposition = une couche sédimentaire est plus ancienne que celle qui la recouvre - principe de recoupement = tout objet ou événement géologique (faille, filon…) est postérieur à celui qu’il recoupe - principe d’inclusion = tout objet inclus dans un autre lui est postérieur Lacune = absence d’information correspondant à un intervalle de temps donné dans une succession d’événements géologiques Soit parce que les roches ont disparu par érosion, soit parce que la sédimentation s’est momentanément interrompue Chronologie relative à l’échelle de la coupe géologique : Repères stratigraphiques Bases de chronologie Sur le terrain 4 grands principes : Principe de continuité Niveau stratigraphique  niveau temporel à un instant t de l’histoire géologique Bases de chronologie Sur le terrain 4 grands principes : Principe de superposition Instant t + jeune + vieux Bases de chronologie Sur le terrain 4 grands principes : Principe de recoupement Diaclase (= faille) Bases de chronologie Sur le terrain 4 grands principes : Principe d’inclusion Bases de chronologie Sur le terrain Notion de lacune sédimentaire Intervalle de temps manquant dans l’enchainement sédimentaire - soit par absence de sédimentation - soit par érosion Pas ou peu de dépôts Dépôts dans le lac Pas ou peu de dépôts Erosion Exemple Bases de chronologie Contacts irréguliers (discordances) entre deux couches - Discordance d’érosion - Discordance angulaire Bases de chronologie Exercice n°1: Retrouver… - l’ordre chronologique des événements - La nature des contacts e et f - Le type de faille de « h » Bases de chronologie Exercice n°1: correction - l’ordre chronologique des événements: - La nature des contacts e et f - Le type de faille de « h » B, X, Q, Y, K, D, G, N, e, A, R, h, f, M, L. e = lacune par érosion; f = discordance angulaire h = faille normale Bases de chronologie A l’échelle de la région Bases de chronologie Chronologie relative à l’échelle régionale : Les corrélations entre plusieurs coupes géologiques permettent de connecter latéralement et à l’échelle régionale les formations géologiques Corrélations lithostratigraphiques = basées sur le contenu lithologique des couches. Corrélations biostratigraphiques = basées sur le contenu paléontologique des couches. Biozone = domaine d’existence d’un taxon correspondant à un intervalle de temps Echelles biostratigraphiques = successions de biozones que l’on rencontre systématiquement dans le même ordre, basées sur différents groupes de fossiles (trilobites, ammonites, foraminifères…) Bases de chronologie Exercice n°2: Angles Carajuan • Question 1 : Commentez la répartition verticale des espèces sur la coupe d'Angles (document 3). Que peut-on en conclure quant à l’évolution de ces différentes familles d'ammonites ? • Question 2 : Quelles sont les familles d'ammonites utilisées dans la construction de l'échelle biostratigraphique du Valanginien-Hautérivien basal et pourquoi (document 3) ? Bases de chronologie 1) et 2) Répartition verticale des espèces non homogène pour les familles Neocomitidae et Olcostephanidae (+ gd nb d’espèces), ce qui veut dire qu’elles ont un fort taux d’évolution (durée de vie de ces espèces limitée), elles constituent un matériel de choix pour l’établissement d’une zonation précise Exercice n°2: correction Questions 1 et 2 Coupe d’Angles Bases de chronologie Exercice n°2: Questions 3 Coupe d’Angles Comparez le découpage biostratigraphique et la succession des espèces-indices (= taxons marqueurs de biozones) qui sont utilisées dans la construction de cette échelle (document 3). Comment les unités biostratigraphiques sont-elles définies ? Bases de chronologie 3) Toutes les unités biostratigraphiques sont définies ici à leur base par l’apparition de l’espèce-indice (= taxon marqueur), elles se terminent par l’apparition de l’espèce- indice de l’unité suivante (zones d’intervalle). L’espèce-indice sert à nommer l’unité biostratigraphique (zone (ou unité) à Verrucosum ou zone (ou unité) à Saynoceras verrucosum. Exercice n°2: correction Questions 3 Bases de chronologie Exercice n°2: Question 4 et 5 Coupe de Carajuan Coupe d’Angles •Comparez le contenu faunique des coupes d'Angles (document 3) et de Carajuan (document 4). Que remarquez-vous ? Proposez une explication. •Comparez la succession verticale des espèces de ces deux coupes et retrouver sur la coupe de Carajuan l'échelle biostratigraphique établie à Angles (documents 3 et 4). Que remarquez-vous ? Bases de chronologie Exercice n°2: correction Question 4 4) Certaines espèces ne sont pas représentées à Carajuan (Bochianitidae, Phylloceratidae et Lytoceratidae). Des préférences écologiques peuvent expliquer cette absence. Elles ont été récoltées uniquement dans le domaine du bassin vocontien (Angles), plus profond que celui de plate-forme carbonatée (Carajuan). Coupe de Carajuan Bases de chronologie Exercice n°2: correction Question 4 Coupe d’Angles Coupe de Carajuan absents Préférences écologiques différentes (milieux plus profonds ou distaux) Bases de chronologie Exercice n°2: correction Question 5 Verrucosum Pronecostatum Peregrinus Subheterocostata Callidiscus Radiatus 5) La succession verticale des espèces est différente à Carajuan. En traçant les limites des horizons par rapport à la répartition stratigraphique des espèces-indices, on constate que l’échelle biostratigraphique n’est pas conforme à la zonation standard du Valanginien-Hauterivien basal établie à Angles. Il manque ici la zone à Nicklesi et la zone à Furcillata. Bases de chronologie Coupe de Carajuan Exercice n°2: Questions 6 6) L’absence des zones à Nicklesi et à Furcillata permet de mettre en évidence une lacune sédimentaire relativement importante sur la coupe de Carajuan. La surface durcie et perforée fait penser à une émersion, dans un intervalle de temps équivalent à ces 2 zones à ammonites. Exercice n°2: correction Questions 6 •Quelle est la signification de la surface durcie perforée et du niveau ferrugineux ? Que pouvez vous en conclure à propos du rythme de la sédimentation sur la plate-forme provençale ? (document 4). Bases de chronologie Exercice n°2: correction Questions 6 Discontinuité sédimentaire Bases de chronologie Exercice n°2: correction Questions 6 Dans la coupe d’Angles, les zones à Callidiscus et à Subheterocostata constituent la limite Valanginien-Hauterivien. Elles ne coexistent pas. Pas de cohabitation Bases de chronologie Exercice n°2: correction Questions 6 Dans la coupe de Carajuan, ces deux zones coexistent par le biais d’un niveau ferrugineux  peut être interprété comme une niveau condensé. Sur une très faible épaisseur (~10cm), les dépôts se sont accumulés pendant une longue durée qui correspond à une partie du toit de la zone à Callidiscus et une partie de la base de la zone à Subheterocostata. Niveau de condensation Bases de chronologie Exercice n°2: correction Questions 6 Niveaux de condensation Épaisseur d’accumulation différente pour un même Intervalle de temps => taux de sédimentation différente Bases de chronologie Exercice n°2: correction Questions 6 Le rythme de sédimentation est donc très variable sur la plate-forme provençale. L’enregistrement est perturbé et incomplet, soit par des lacunes sédimentaires, soit par des niveaux condensés. Bases de chronologie A l’échelle globale Bases de chronologie Chronologie à l’échelle globale : Etage définis par stratotype Série/époque définie par plusieurs étages Système/période défini par plusieurs séries/époques Erathème ou ère défini par plusieurs systèmes/périodes Echelle des temps géologiques = échelle de chronologie relative (chronostratigraphie) divisée en étages + échelle de chronologie absolue (géochronologie) divisée en millions d’années Bases de chronologie Exercice n°3: Question 1 Inversions du champ magnétique Que représentent les bandes noires et blanches corrélées aux noms d'étages sur le document 5 ? Axe du champ géomagnétique  ~ aligné avec l'axe de rotation de la Terre Phase d’inversion de polarité durant les temps géologiques  les pôles N et S échangent leur position correction Bases de chronologie Exercice n°3: correction Question 1 Inversions du champ magnétique Conditions actuelles dîtes de « polarité normale » (bandes noires) N S Bases de chronologie Exercice n°3: correction Question 1 Inversions du champ magnétique Conditions de « polarité inverse » (bandes blanches) Bases de chronologie Exercice n°3: correction Question 1 Des inversions magnétiques remontant jusqu'au Paléozoïque ont été documentées (en moyenne une tous les 700 000 ans environ; l'intervalle entre deux inversions n'étant pas uploads/Geographie/ td-geochrnologie 1 .pdf