Chapitre 1 : Le temps et les roches - Datation relative et absolue

Fiches de vocabulaire couvrant l'ensemble du cours sur le temps et les roches, incluant les principes géométriques et paléontologiques de la datation relative, ainsi que les méthodes et formalismes de la datation absolue.

Datation relative

Ensemble des méthodes de datation permettant d'ordonner chronologiquement des événements géologiques les uns par rapport aux autres (les uns après les autres).

Datation absolue

Application d'un ensemble de méthodes basées sur la désintégration radioactive permettant de donner un âge chiffré à une roche ou à un événement géologique.

Principe de superposition

Principe de datation relative selon lequel les couches sédimentaires les plus récentes recouvrent les plus anciennes (les strates les plus récentes sont en surface et les plus âgées en profondeur).

Principe de recoupement

Principe géologique stipulant qu'un élément qui en recoupe un autre est plus récent que la structure qu'il affecte (l'élément recoupé est le plus ancien, par exemple une faille, un pli ou un pluton magmatique).

Principe d'inclusion

Principe indiquant que tout élément ou objet géologique inclus dans un autre est plus ancien que la formation qui le contient (par exemple des galets inclus dans une couche sédimentaire).

Principe de continuité

Principe selon lequel une même strate sédimentaire délimitée par son mur (roche sous-jacente) et son toit (roche sus-jacente) possède le même âge sur toute son étendue.

Principe d'identité paléontologique

Principe affirmant que deux roches sédimentaires présentant les mêmes associations de fossiles stratigraphiques ont le même âge, même si elles sont éloignées géographiquement.

Fossile stratigraphique

Espèce fossile abondante, ayant eu une vaste répartition géographique et une courte durée d'existence à l'échelle des temps géologiques, permettant des corrélations temporelles précises.

Strate

Couche sédimentaire possédant certaines caractéristiques propres qui la différencient des couches situées au-dessus et en dessous.

Stratotype

Affleurement géologique reconnu par les spécialistes comme servant d'étalon ou de référence (« type ») pour définir un étage géologique précis.

Stratotype de limite

Emplacement de référence convenu servant à matérialiser une limite spécifique entre deux unités stratigraphiques consécutives.

Échelle chronostratigraphique

Découpage standardisé des temps géologiques depuis la formation de la Terre jusqu'à nos jours, subdivisé en ères, périodes et étages grâce aux méthodes stratigraphiques.

Chronomètre radioactif (ou radiochronomètre)

Couple d'atomes (isotope père radioactif et isotope fils radiogénique) permettant d'obtenir des estimations quantitatives de l'âge d'événements géologiques en utilisant la loi de désintégration radioactive.

Demi-vie d'un isotope (période $T$)

Durée nécessaire pour que la quantité initiale d'éléments pères radioactifs ($N_0$) diminue de moitié, donnée par la formule $T = \frac{\ln(2)}{\lambda}$.

Fermeture du système

Moment, dépendant d'une température critique propre à chaque minéral, à partir duquel tout échange d'isotopes cesse entre le système analysé et le milieu extérieur.

Droite isochrone

Droite d'équation $\frac{^{87}\text{Sr}}{^{86}\text{Sr}} = f\left(\frac{^{87}\text{Rb}}{^{86}\text{Sr}}\right)$ formée par l'alignement d'échantillons de même âge et de même composition isotopique initiale, dont la pente $a$ permet de calculer l'âge selon $t = \frac{\ln(a+1)}{\lambda}$.

Couple Potassium/Argon ($^{40}\text{K}/^{40}\text{Ar}$)

Méthode de datation absolue basée sur la désintégration du $^{40}\text{K}$ en $^{40}\text{Ar}$ ($T = 1{,}31\,\text{Ga}$), reposant sur le fait que l'argon, étant un gaz dégazé lors du magmatisme, présente une quantité initiale nulle à la fermeture du système.

Courbe Concordia

Courbe de référence dans le système Uranium/Plomb traduisant la concordance parfaite des rapports isotopiques $\frac{^{206}\text{Pb}}{^{238}\text{U}}$ en fonction de $\frac{^{207}\text{Pb}}{^{235}\text{U}}$ pour des âges connus.

Droite Discordia

Droite obtenue à partir de minéraux d'une roche ayant subi une réouverture isotopique (ex. métamorphisme), sécante à la courbe Concordia en deux points appelés intercepts.

Discontinuité de Moho

Discontinuité séparant la croûte terrestre (continentale de $30$ à $65\,\text{km}$ ou océanique de $5$ à $15\,\text{km}$) du manteau supérieur.

Discontinuité de Gutenberg

Discontinuité géophysique située à $2\,885\,\text{km}$ de profondeur, marquant la frontière entre le manteau inférieur et le noyau externe.

Discontinuité de Lehmann

Discontinuité située à $5\,155\,\text{km}$ de profondeur, marquant la limite entre le noyau externe liquide et le noyau interne solide.

Les différentes catégories de roches

Classification des roches en roches magmatiques (issues d'un magma, qu'elles soient plutoniques comme le gabbro ou volcaniques comme le basalte), roches métamorphiques (modifiées à l'état solide, ex. schiste, métagabbro) et roches sédimentaires (formées à partir de dépôts variés, ex. argile, évaporites).

Structure interne du globe et discontinuités

Coupe schématique de la Terre mettant en évidence les enveloppes (croûtes océanique et continentale, lithosphère, asthénosphère, manteaux supérieur et inférieur, noyaux externe et interne) et les discontinuités majeures : MOHO, GUTENBERG ($2\,885\,\text{km}$) et LEHMANN ($5\,155\,\text{km}$).

Application des principes de chronologie relative

Schématisation montrant la superposition des strates ($1$ à $6$), le recoupement des strates par le plissement puis par le pluton granitique ou les failles, l'inclusion de galets préexistants et l'identité paléontologique par corrélation de fossiles.

Diagramme Concordia / Discordia ($\text{U}/\text{Pb}$)

Graphique montrant l'âge de formation d'une roche à l'intercept supérieur lors de la fermeture du système, et l'âge de la dernière réouverture du système (ex. métamorphisme) à l'intercept inférieur.

Méthodes de détermination isotopique de l'âge

Synthèse des trois chronomètres majeurs : le couple $\text{Rb}/\text{Sr}$ utilisant la droite isochrone, le couple $\text{K}/\text{Ar}$ basé sur le dosage de $^{40}\text{Ar}$ et $^{40}\text{K}$, et le couple $\text{U}/\text{Pb}$ exploitant la courbe Concordia.