Datation relative et échelle stratigraphique

Chapitre 5 : Le temps et les roches

Ce chapitre explore les méthodes utilisées pour déterminer l'âge des événements géologiques et des fossiles, en se concentrant sur la chronologie relative et absolue.

I. La chronologie relative

La chronologie relative permet d'établir l'ordre de succession des événements géologiques sans les dater précisément. Elle se base sur des relations géométriques entre les couches géologiques et sur les fossiles.

1. Principes de la datation relative

La datation relative repose sur le principe d'actualisme, qui postule que les lois géologiques passées sont les mêmes que celles du présent.

• Principe de superposition : Une strate recouvrant une autre est plus récente.

• Principe de recoupement : Les déformations (plis, failles, intrusions) sont postérieures à la formation des roches qu'elles affectent.

• Principe de continuité : Une strate rocheuse a le même âge sur toute son étendue.

• Principe d'identité paléontologique : Deux couches ayant la même association de fossiles stratigraphiques ont le même âge.

• Principe d'inclusion : Tout objet inclus dans un autre est plus ancien que son contenant.

2. Construction d'une échelle stratigraphique

Les fossiles stratigraphiques sont des espèces ayant vécu sur de courtes périodes géologiques et sur de vastes zones géographiques, rendant leur présence caractéristique d'une période donnée. Ils permettent de corréler des couches rocheuses éloignées.

L'accumulation de ces corrélations a mené à l'établissement de l'échelle stratigraphique, qui divise le temps géologique en ères, périodes et étages, basées sur l'apparition et la disparition de groupes fossiles.

II. La chronologie absolue

La chronologie absolue permet de dater précisément des événements géologiques grâce aux propriétés radioactives des isotopes.

1. Principes de la chronologie absolue

La datation absolue exploite la désintégration radioactive d'isotopes instables (isotope père) en isotopes stables (isotope fils). La vitesse de cette désintégration est constante et caractérisée par la demi-vie, le temps nécessaire pour que la moitié de l'isotope père se désintègre.

• Échantillons jeunes (milliers d'années) : Utilisation du carbone 14.

• Échantillons anciens (millions à milliards d'années) : Utilisation de l'uranium-plomb, potassium-argon, rubidium-strontium.

Les datations sont réalisées sur des roches magmatiques ou métamorphiques. L'âge obtenu correspond à la fermeture du système (minéral ou roche), c'est-à-dire l'arrêt des échanges avec l'environnement (par exemple, lors de la cristallisation d'un minéral).

Exemple : Le refroidissement d'une roche plutonique prend des millions d'années. Chaque minéral cristallise à une température spécifique, ce qui signifie que différents minéraux dans la même roche peuvent avoir des âges de fermeture légèrement différents.

2. Étude de quelques méthodes de datation absolue

Le choix du chronomètre (couple isotope père/fils) dépend de l'âge présumé de l'objet à dater (estimé par chronologie relative) et de sa composition chimique.

III. Le couplage des deux méthodes de datation

Les méthodes de datation relative et absolue sont complémentaires et souvent utilisées conjointement pour affiner la datation.

Exemple : Datation de Lucy

• Les fossiles de Lucy ont été trouvés dans des roches sédimentaires datées entre -3 et -4 millions d'années par chronologie relative.

• Le site étant riche en potassium, le chronomètre potassium-argon a été choisi pour la datation absolue.

• Des couches de cendres volcaniques ont été datées à 2,9 millions d'années, et un écoulement basaltique à 3,4 millions d'années.

• Le squelette de Lucy, situé entre ces deux couches mais plus proche des cendres, a été estimé à environ 3,2 millions d'années.

• L'âge réel du squelette de Lucy est de 3,18 millions d'années.

La chronologie relative permet de situer un objet dans une séquence temporelle, tandis que la chronologie absolue fournit des âges précis pour calibrer cette séquence. Lorsque la datation absolue directe est impossible, les deux méthodes combinées permettent d'estimer l'âge d'un objet en le situant entre des couches datées absolument.

Points clés à retenir

• La chronologie relative établit l'ordre des événements sans âge précis, basée sur des principes géométriques et paléontologiques.

• La chronologie absolue fournit des âges numériques précis grâce à la désintégration radioactive des isotopes.

• Le choix du chronomètre dépend de l'âge estimé et de la composition de l'échantillon.

• Les deux méthodes sont complémentaires et souvent utilisées ensemble pour une datation plus précise et fiable.