Cours de Géologie

Datation des terrains

Pour repérer un événement passé

  • dépôt d'une couche
  • montée d'un magma
  • projection volcanique

on peut :

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- le situer par rapport à un autre → chronologie

- essayer d'en connaître la date → chronologie

Chronologie relative :

• Age des couches ou des corps géologiques les uns par rapport aux autres

• Deux types de méthodes

  1. Méthodes physiques : stratigraphie (superposition, recoupements, discordances)
  2. Méthodes paléontologiques : identification des fossiles renfermés dans les roches sédimentaires

Chronologie absolue :

basée sur diverses méthodes, la plus répandue est la radiochronologie fondée sur la propriété pour chaque élément radioactif de se transformer spontanément (transmutation) en un autre élément

uranium → plomb

thorium → plomb

rubidium → strontium

potassium → argon

carbone 14 → azote 14 (mesure du rapport 14C/12C)

Mesure de la proportion des deux éléments

Calcul du temps qu'a mis l'élément radioactif à se désintégrer à la proportion mesurée

→ depuis combien de temps a commencé la désintégration

Radiochronologie (principe) :

Si un minéral au moment de sa cristallisation renferme un élément R radioactif (masse R(0)), celui-ci se désintègre au cours du temps en un élément R' en suivant une loi exponentielle du type :

Exemple : datation d'un granite par la désintégration de l'uranium contenue dans le zircon

Méthodes de datation absolue (échelle de temps) :

Certaines méthodes sont spécifiques des époques anciennes (au-delà de dix millions d’années).

D’autres, comme le carbone 14, la thermoluminescence et la résonance de spin électronique permettent de dater des formations ou des objets plus récents.

Radiochronologie - complément d'information:

La radioactivité est due à l'instabilité du noyau qui se désintègre par émission d'énergie, principalement sous deux formes:

  1. particule α = 2 protons (+) + 2 neutrons (±) : perte de 4 dans la masse atomique et perte de 2 dans le numéro atomique
  2. particule β = 1 électron (-) : sans perte de masse mais gain d'1 numéro atomique (neutron → proton)

Exemple : la désintégration de l'uranium 238 (238U) en plomb 206 (206Pb)

L'émission de 8 α entraîne la perte de 8 x (2 protons + 2 neutrons), ce qui signifie une perte de 32 à la masse atomique, ainsi que la perte de 8 x 2 protons qui signifie une perte de 16 au numéro atomique.

L'émission de 6 β entraîne la perte de 6 électrons, donc pas de changement à la masse atomique, mais un gain de 6 au numéro atomique.

Le bilan des gains et pertes s'établit donc ainsi:

masse atomique: 238 - 32 = 206

numéro atomique: 92 - 16 + 6 = 82 (numéro atomique du Pb)

Exemple (suite) : la désintégration de l'uranium 238 (238U) en plomb 206 (206Pb)

Exemple de stratigraphie : le Grand Canyon :

Histoire géologique de la succession du Grand Canyon du Colorado, du Protérozoïque inférieur à nos jours (2,5 milliards d'années)