Dimension temporelle dans l'histoire de la Vie et de la Terre

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Dimension temporelle dans l'histoire de la Vie et
de la Terre

• Thierry Boinet
• Deux chapitres
• Chapitre 1 La mesure du temps dans l'histoire de
  la Terre
• Chapitre 2 Les crises biologiques, repères dans
  l'histoire de la Terre.

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Chapitre 1 La mesure du temps dans l'histoire de
la Terre

• L'histoire de la Terre ne répond pas aux mêmes
  découpages que l'histoire humaine (seconde,
  minutes, etc....) mais des périodes souvent
  beaucoup plus longues (millions d'années)?
• Les géologues ont d'abord développé des méthodes
  de datation relative (un évènement est plus vieux
  ou plus récent qu'un autre). On aboutit à des
  chronologies avec des durées et des dates mal
  estimées

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• Depuis quelques dizaines d'années, on utilise des
  méthodes de datations absolues. On obtient des
  échelles de temps avec une évaluation de
  l'incertitude des mesures (ex 65 millions
  d'années plus ou moins 0,5 millions)

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I La datation relative

• Létude des paysages, des cartes permet
  dobserver des structures, des roches quon peut
  essayer dorganiser dans le temps (chronologie).
  Pour parvenir à reconstituer lhistoire
  géologique dune zone, on sappuie sur plusieurs
  principes.

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1) Les 4 principes de la datation relative

• Voir tableau
• Dautres informations peuvent être apportées par
  les fossiles contenus dans les roches
  sédimentaires. Informations sur le milieu de
  sédimentation, sur lenvironnement au moment du
  dépôt, sur le climat régnant à lépoque du dépôt.

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2) Léchelle des temps géologiques

• Pour évaluer lécoulement du temps, on dispose de
  lieux où pendant une certaine période, la
  sédimentation le plus souvent marine a été
  continue depuis la formation de la Terre. On
  appelle ces lieux des stratotypes.

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• A Thouars (Toarcien) (sédimentation continue
  entre 186 et 179 millions dannées), on trouve 27
  horizons superposés qui se distinguent par les
  fossiles quils contiennent.
• Si quelque part dans le monde, on trouve les
  mêmes associations de fossiles, on considérera
  que les roches datent du Toarcien.

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(No Transcript)
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• Des recoupements entre les différents stratotypes
  ont permis détablir léchelle stratigraphique
  internationale des temps géologiques.

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II La datation absolue radiochronologie

• Les phénomènes liés à la désintégration des
  éléments radioactifs permettent daccéder à une
  datation des roches qui les contiennent à
  plusieurs conditions
• qualité des échantillons utilisés
• le choix pertinent des isotopes choisis.

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1) La qualité et la pertinence de l'échantillon
choisi

• Il faut que l'échantillon n'échange plus avec son
  milieu (milieu fermé).
• La date que l'on obtient correspond au moment où
  les isotopes ont été confinés dans l'échantillon
  (ex formation d'une roche magmatique par
  refroidissement d'un magma)?
• Après la fermeture du système, les isotopes
  évoluent spontanément selon les lois physiques de
  désintégration radioactive (décroissance
  exponentielle des éléments pères.).

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Courbe à construire P0 nombre d'éléments pères
à t0 F0 nombre d'éléments fils à t0 T
période correspondant au temps nécessaire pour
que l'élément père soit réduit de moitié soit
égal à P0/2
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2) Choix de l'isotope analysé et période de cet
isotope.

• Dès que le système est fermé, la quantité
  d'éléments pères diminue.
• Plus l'échantillon est vieux, plus la période de
  l'isotope choisi devra être imoprtante.

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• 1) Le couple carbone12/carbone14 est fréquemment
  utilisé pour dater les restes dêtres vivants.
  Lorsquun individu meurt, il arrête les échanges
  de carbone avec son milieu (nourriture,
  respiration, photosynthèse). La quantité de 14C
  diminue alors dans lorganisme. Cest la quantité
  initiale de 14C par gramme de 12C dans
  latmosphère qui sera considérée comme constante.
  La période du 14C est de 5570 ans et permet une
  datation jusqu'à plus de 35000 ans avec une bonne
  précision.
• Voir tp 2 III

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(No Transcript)
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• 2) Le couple potassium40/argon40 est utilisé
  pour dater des roches contenant des minéraux
  riches en potassium (comme la grande famille des
  silicates). Ici, pas de calcul de quantité
  initiale, largon élément-fils, séchappe des
  magmas avant cristallisation. Le calcul est donc
  basé sur lassertion suivante F00. Il suffit
  ensuite de déterminer limportance de largon et
  du potassium restant dans léchantillon et de le
  mettre en équation avec la période T
  correspondant au potassium.
• Voir TP 2 IV

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Principe simple, mise en œuvre compliquée. Voir
démonstration. Nt N0 e - ?t gt t 1/? ln
(N0/Nt) gt t 1/? ln (1 N't/Nt)? avec NT
N0/2 N0 e-?T gt ? ln2/T Donc t T/ln2 . ln
(1N't/Nt)? t temps N0 nbre d'atomes de
l'élément père à t 0. Nt nbre d'atomes de
l'élément père à t Nt' nbre d'atomes de
l'élément fils à t ? constante de désintégration
propre à chaque isotope
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• 3) Le couple rubidium87/strontium87 est
  fréquemment utilisé pour dater les roches
  magmatiques ou métamorphiques les plus anciennes.
  Dans cette méthode, on ne peut déterminer, ni les
  quantités initiales de lélément-père, ni celles
  de lélément-fils. Ils font alors une analyse
  différentielle sur plusieurs échantillons dune
  même roche. Si les échantillons ont une même
  composition isotopique (de même rapport
  87Sr/86Sr) et ont le même âge, alors les mesures
  salignent sur une droite appelée droite
  isochrone. La pente de cette droite permet
  ensuite de calculer lâge de la roche. Voir tp 2

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(No Transcript)