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LES METHODES DE DATATION

Classé dans : Non classé — 28 janvier, 2011 @ 21:46

 LES METHODES DE DATATION

PLAN INTRUDUCTION 

I-                   DEFINITION ET FONDEMENT DE LA GEOCHRONOLOGIE II-                 LES DTATIONS 

A-     La datation relative 

1-     Principe de superposition 2-      Principe de recoupement 

3-     Principe de continuité latérale 4-     Principe d’inclusion 

5-     Principe d’identité paléontologie B- La datation absolue 

1-     Choix de l’échantillon 2-     Choix de l’isotope radioactif 

III-              METHODES DE DATATION 1-     Les méthodes radio chronologiques 

5-Autres méthodes   IV-              ECHELLE CHRONOLOGIQUE 

V-                 LA CHRONOLOGIE RELATIVE VI-              LA CHRONOLOGIE ABSOLUE 

1-     Dénombrement de couche 2-     La radio chronologie 

a)      Les isotopes b)     Loi de désintégration nucléaire 

c)      Difficultés de la méthode CONCLUSION 

INTRODUCTION La géochronologie est la branche de la géologie qui à pour objet la datation des diverses formations de la croûte terrestre. A côté de la géochronologie ‘’relative’’, fondée essentiellement sur la stratigraphie et le paléomagnétisme, la géochronologie ‘’absolue’’ et, plus précisément la radio chronologie visent à obtenir des estimations quantitative de l’âge des évènements géologique. On exposera ici les diverses méthodes de la géochronologie absolue, la géochronologie relative étant traitée dans l’article STRATIGRAPHIE. 

Sauf cas très particulier, la stratigraphie ne permet pas de donner l’âge réel d’une formation géologique. Depuis le XVIIIe siècle, on a tenté d’évaluer la durée des temps géologiques. Les estimations anciennes, fondé surtout sur des exégèses abusive de texte sacrés, parurent très insuffisantes, eu égare à la grande lenteur des phénomènes géologiques. Au XIXe siècle, la durée des temps fossilifères. VII-            DEFINITION ET FONDEMENT DE LA GEOCHRONOLOGIE 

La géochronologie est la branche de la géologie qui permet de dater les diverses formations de la croûte terrestre. Elle a d’abord été relative et fondée sur les principes de la sédimentation des vases, sables et objet au fond des mers et des lacs, établis au XVIIIe s et au début du XIXe par les premiers géologue : les dépôts et vestiges les  plus anciens sont recouverts par les différentes des faunes plus récentes et les faunes actuelles, et leurs vestiges ou fossiles permettent de les distinguer les unes des autres, et de faire l’hypothèse  que des formations géologique éloignées dans l’espace mais présentant des faunes identiques ont probablement le même âge. Les différences radicales de faunes marines fossiles entre des séries de couches de terrain ou states superposées, ont permis de distinguer quatre grandes périodes : une époque ancienne à peu près dépourvue de fossiles (le précambrien) ; puis les ères primaire, secondaire et tertiaire. Une ère quaternaire a été individualisée par les restes humains et des dépôts glaciaires très peu altérés. Chaque ère est divisée à son tour en périodes et étages, ces derniers correspondant à une série limitée de fossiles très caractéristiques, le stéréotype, observé en lieu précis, qui souvent donne le nom de l’étage (par exemple Stampien pour des calcaires de l’ère tertiaire observés près d’Etampes). Les chercheurs ont voulu préciser ensuite les durées de chaque étape et de chaque ère. La seule solution était de comparer l’épaisseur des formations géologiques d’un étage donné avec celle d’une couche de vase ou de sable déposée en un temps connu au fond d’un lac ou d’une mer(en tenant compte du tassement et compactage des sédiments au cours du temps, et du danger de la transposition des vitesses de sédimentation actuelle au passé, (cf. actualisme). On a ainsi obtenu des durées très approximatives pour chaque étage, et en remontant du présent vers le passé, pour chaque ère. 

VIII-         LES DTATIONS A)      La datation relative 

Les roches sédimentaires naissent de l’évolution lente de sédiment. Bien que d’origine diverses, ces sédiments se déposent en couches superposées appelées strates. Leur étude constitue la sédimentologie. Ces sédiments renferment des fossiles qui son des restes d’animaux et de végétaux dont l’étude est la paléontologie. Les assemblages de roches ou de minéraux peuvent présenter différentes relations géométriques. Les géologues utilisent ses relations  pour dater les évènements géologiques en appliquant quelques principes simples. 

6-     Principe de superposition « Quand deux strates sont superposées, la strate supérieure est la plus récente » ce principe s’applique aisément à toutes les roches qui ont une structure stratifiée (sédiment océanique, coulée de lave…) si les strates sont restées dans leur position de dépôt et si leur géométrie est proche du plan superposé. 

7-      Principe de recoupement « Toute marque qui en coupe une autre lui est postérieur » par exemple, un plissement qui affecte plusieurs strates sédimentaires s’est déroulé lors d’une orogénèse postérieure au dépôt de la dernière couche des sédiments. 

Une strate qui recoupe en discordance la surface d’érosion de plusieurs strates plissées  et _ou basculées est plus récente que les strates qu’elle recouvre. 8-     Principe de continuité latérale 

« Une strate continue est de même âge sur toute son étendue quelque soit son faciès » ainsi, la surface de la terre, des strates de nature différentes du fait des différences de climat ou de géographie lors de leur dépôt peuvent avoir le même âge. 9-      Principe d’inclusion 

« Tout  objet géologique inclus dans une autre, lui est  antérieur » des galets issus de l’érosion, contenus dans une roche détritique sont antérieur à la roche qui les renferme ou les inclus. 10- Principe d’identité paléontologie 

« Deux strates contenant les mêmes fossiles ont le même âge » seuls les fossiles qualifiés de fossiles stratigraphiques sont utilisés pour l’application de ce principe. Les principes stratigraphiques doivent répondre à trois critères : Ø Appartenir à une espèce ayant une représentation très limité dans le temps. 

Ø Présenter une vaste représentation géographique pour permettre de comparer des roches sur toute la surface du globe. Ø Etre abondante de manière à augmenter la probabilité de les retrouver. Les fossiles réunissant ses caractéristiques sont en général des animaux ou des végétaux marins de taille   microscopique. 

B- La datation absolue ·        Principe de la chronologie absolue 

Tout système (être vivant, fossile, roche) contient, lors de sa formation, des éléments radioactifs qui se désintégreront au cours du temps c’est-à dire qui se transformeront en d’autre éléments par émission de rayonnement.  Méthode de datation absolue repose sur le dosage de ces éléments ou isotopes radioactifs. L’étude de ces méthodes constitue la radio-chronologie. ·        Principe de la chronologie absolue 

Un élément radioactifs « père » (isotope-père) est instable et se désintègre spontanément au cours du temps en produisant un élément « fils » non radioactif (isotope-fils). Ce processus de désintégration dépend uniquement du temps et les isotopes constituent aussi des radio-chronomètres utilisables par les scientifiques pour calculer l’âge d’un échantillon (roche, squelette…) 

Plus de 60 isotopes radioactifs naturels sont actuellement connue et constitue autant de chronomètres naturels. Le temps nécessaire pour la moitié de élément radioactifs d’u échantillon se désintègre est constant pour un isotope donné. 3-     Choix de l’échantillon 

La date que  l’on obtient par datation isotopique suppose que les éléments « père » et « fils » ont évolué spontanément en suivant seules lois physiques de désintégration sans interaction avec le milieu : aucun constituant n’a pu quitter l’échantillon et aucun des constituants extérieur n’a pu y entrer un tel système est dit « fermé », la date trouvée est donc celle de la « fermeture du système ». Dans les rôles magmatiques et métamorphiques la fermeture du système correspond à la cristallisation des minéraux. Les roches sédimentaires, en revanche, en sont jamais des systèmes fermés et ne peuvent, sauf exception être datées par radio chronologie. 

4-     Choix de l’isotope radioactif Il faut que les isotopes soient présents en quantité suffisante pour pouvoir être dosés. Or, une fois le système fermé, la quantité d’isotope « père » diminue constamment et celle de l’élément « fils » augmente. Compte tenu de la décroissance de la quantité de l’élément  « père », on considère que son dosage ne donne plus de résultat fiable au-delà de dix fois la période. En pratique, on mesure des durées allant du centième à dix fois la période de l’isotope choisi. 

IX-               METHODES DE DATATION 2-     Les méthodes radio chronologiques 

Dans un système clos (le minéral ou la roche à dater), s’il existe à un instant « zéro » (date de la consolidation en première approximation) un nombre no d’atome radioactifs d’un nuclide donne, caractérisé par sa constante radioactive ₌ 0,693T1 T étant la  période (il reste au bout du temps t) Atomes du nuclide considéré et il s’est formé N’₌N0 –N atomes du nuclide fils, dites radiogéniques. 

Trois types de méthodes radio chronologiques existent : à des difficultés semblables à celles indiquées pour le groupe a et peu de résultats valables obtenu jusqu’à présent. Méthode du groupe des carbones 

A plus classique est celle dite carbone 14. Cet isotope, de période 5630ans, est constamment régénéré dans l’atmosphère par l’action du rayonnement cosmique sur les noyaux d’azote. Le carbone radioactif ainsi formé est intégré au cycle biologique normal : tous les êtres vivants ont ainsi rapport 14C/12Csensiblement constant. Après leur mort, la fossilisation interrompt les échanges avec l’atmosphère, et la teneur du fossile en 14C décroît exponentiellement. La teneur résiduelle est déterminée par la mesure de l’activité β du carbone 14. En ce qui concerne l’interprétation des résultats. On admet généralement, pour les 100 000 dernières années, une intensité constante du rayonnement cosmique dans la constante des teneuses en carbone 14 des êtres vivants. Un bon recoupement ayant été obtenu entre les âges au carbone 14 et les données historiques jusque vers-50 000ans. Les datations au carbone 14 se sont révélées très fructueuses pour l’archéologie et la géologie de l’époque fini-glaciaire. Outre datation de restes organiques. 

5-Autres méthodes   D’application limitée, et au résultats parfois sujet à caution, certaines méthodes utilisent soit un phénomène périodique, ou suppos tel : dendrochronologie, varves ; soit un processus lent et supposé irréversible racémisation des acides aminés, traces de fusion. 

La dendrochronologie utilise les anneaux de croissance annuels des arbres, ce qui, par recoupement entre un arbre donné et autre plus ancien, a permis de dater, en Amérique, des troncs fossiles vieux de leur millénaires. La méthode de varves est fondée sur l’existence de dépôts glaciolacustres, finement lités, chaque lit correspond au sédiment déposé en une année. Par recoupement de spectres de varves caractéristiques, on a pu remonter, en Scandinavie et en Amérique du Nord, jusqu’à -9 000 ans. La précision est de quelques années. On a tenté l’interprétation semblable des alternances régulières dans des dépôts salins (Zechstein). 

Les méthode dite de « racémisation »  des acides aminés est fondée sur le fait que les acides aminés du collagène des os, naturellement lévogyres, tendent, avec le temps, à présenter une proposition égale de forme lévo-dextro. X-                 ECHELLE CHRONOLOGIQUE 

La radio chronologie a permis à Arthur HOLMES, dès 1932, d’aboutir à une échelle de temps satisfaisante, l’âge de la croûte terrestre fixé à plus de 2.109  ans, et la base des «  temps fossilifères » à 5.108 ans.  L’ échelle donnée ici, admise par tous, ne subira désormais que des modifications mineurs. La chronologie du quartenaire, surtout à sa base, reste encore soumise à de profondes révisions. XI-               LA CHRONOLOGIE RELATIVE 

Les trois principes de la stratigraphie permettent de classer les strates dans le temps, donc d’établir une chronologique relative des roches sédimentaires. Notons que le raisonnement stratigraphique peut s’appliquer dans certaines cas à la datation des roches éruptives. Un garantie intrusif sera plus récent que les roches qu’il recoupe, plus ancien que celles qui le recouvrent sans être métamorphosées. 

La puissance d’une couche permet-elle de mesurer le temps écoulé pendant son dépôt ? Non, car l’épaisseur n’est pas proportionnelle à la durés, les vitesse de sédimentation variant suivant le lieux ;pendant le même laps de temps, les sédiments s’accumulent sur de grandes épaisseurs dans des bassins privilégiés, tans qu’ ailleurs ne se forment que quelques couches. Ainsi, la stratigraphie s’est contenté de diviser les temps géologique à l’aide de repère nets, constitués par des évènement marquant, identiques sur tout le globe. Par la paléontologie on a déterminé quelques grandes coupures, des groupes entiers s’étant éteints brutalement : la disparition des Trilobites indique la fin du Primaire, celle des Ammonites et des grandes Reptiles à la fin du secondaire. Outre ces extinctions marquant la fin des ères, des disparitions d’espèces caractérisent des coupures d’ordre inférieur (étapes, zones). 

Des phénomène stratigraphies justifient d’autres coupures. XII-            LA CHRONOLOGIE ABSOLUE 

On peut utiliser l’échelle avec des âges absolus. C’est une datation qui permet d’attribuer un âge chiffré. 1-     Dénombrement de couche 

ü   La dendrochronologie est la datation par le dénombrement de couche de croissance des arbres. On peut remonter à plus de 20 000 ou 30 000ans. Elle est utilisée pour le quartenaire. On peut y détecter la pollution et également retrouver des insectes prisonniers. ü  Les varves sont des dépôts doubles sédimentaires dus à un dépôt saisonnier, c’est assez fréquent en domaine lacustre : en hiver, on a une couche sombre et en été une couche plus claire. On remonte à 10 000ans. 

ü  On peut également observer les lignes de croissance des invertébrés comme chez le zaphrentis. ü  Carottage en Amérique, comptage des couches. 

2-     La radio chronologie Elle est basée sur le principe de désintégration radioactive de certains corps instables qui se transforment en corps stables (ex : uranium en plomb). 

Ainsi, quand on connaît la période de désintégration de l’élément, c’est-à dire quand la moitié de quantité initiale de l’élément est transformée en stable, on fait le report et on trouve l’âge absolu de ce composé. a)       Les isotopes 

A l’état naturel, beaucoup d’élément existent sous forme d’isotopes différents. Certains sont naturellement stables et d’autres instables. Au cours des temps, les éléments instables se transformeront en élément souvent différents et stables ou instables. Tout élément est caractérisé par son numéro et sa masse atomique : znA. Le magnésium a, par exemple, trois isotopes : Mg 24, Mg 25, Mg 26. Dans la nature, le magnésium naturel se trouve sous ces formes qui sont connues et établies : 

Mg 24 à 78% Mg 25 à 10% 

Mg 26 à12 % b)     Loi de désintégration nucléaire 

Elle s’exprime ainsi : δ est le nombre d’atomes instables qui se désintègrent pendant δ

230TH/ 336Ra période = 75.000ans (thorium/radon) 87Rb/87Sn  période= 49.000ans (rubidium/ strontium) 

187Re/18Os période= 44.109ans ( rhénium/ osmium) c)      Difficultés de la méthode 

v  Tout d’abord, c’est une procédure qui doit être réalisée par plusieurs laboratoires : précision des datations. Ensuite, le minérale étudié doit être représentatif de l’âge de la roche et non pas avoir été hérité d’une roche antérieure ou formée par diagenèse ( minéraux diagénèse). Exemple : dans le sable, on peut trouver des zircons alors que ceux-ci appartiennent au granite qui s’est désagrégé en grés. v  Il faut savoir choisir la bonne méthode. 

v La précision des mesures est également un problème car plus l’âge est grand et plus l’incertitude est grande. v Pour homologuer un résultat, il faut envoyer 3 échantillon à 3 laboratoires indépendants différents utilisant des méthodologies officielles différentes. 

v Il faut finalement que l’élément mesuré ait été conservé intégralement dans un système clos sans pertes ni apports au cours du temps. Exemple : dater un feldspath trouvé dans une roche métamorphique, qui est une roche qui s’est transformée par augmentation de pression et de température, et qui n’est donc pas représentatif de la roche mère. C’est un système ouvert. COCLUSION 

En conclusion, la chronologie absolue sert à compléter l’échelle stratigraphique ; les étapes n’ont donc pas tous la même durée les uns par rapport aux autres. Ils sont disproportionnels. La radio chronologie est une méthode moins précise (précision de 20 à 50 millions d’années) que l’étude des fossiles et des stratigraphiques (1 million d’année). 

La géochronologie est l’ensemble des méthodes permettant d’assigner un âge aux roches ou aux minéraux. On distingue la datation absolue basée en particulier sur les méthodes et techniques radiométriques permettant de dater des minéraux de roches magmatiques ou de roches métamorphiques ; puis la datation relative basée sur les principes de la stratigraphie et les répartitions des fossiles. azech 

29 commentaires »

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