Cours de géologie. I. Notion de chronologie

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1 Cours de géologie 1

2 L âge relatif des couches 1, 2 et 3 est fourni par le principe de superposition. Les intrusions 4, 5 et 6 sont plus jeunes que les couches sédimentaires horizontales dans lesquelles ils se sont introduits. De plus, le dyke 5 recoupe le dyke 4 et l intrusion 6 recoupe le dyke 5. On sait que 6 est plus jeune que 4, même si ces deux dykes ne se recoupent pas. L ordre d intrusion est donc 4, 5 et finalement 6. Recoupement géométrique 2

3 Définition : Le principe de superposition ou Premier principe de la stratigraphie, consiste à admettre que les couches sédimentaires s étant déposées à l horizontale et les unes sur les autres, toute couche superposée à une autre est plus récente que celle-ci et inversement. Sténon (1669) Principe de superposition : Premier principe de la stratigraphie 3

4 Le concept de Sténon (1669) qui présente deux principes intimement liés apparaît simpliste, mais il est fondamental : les couches sédimentaires se sont d abord déposées à l horizontale (principe de l horizontalité primaire) ; les couches se sont superposées les unes sur les autres, ce qui implique que celle qui est endessous d une autre est plus vieille que cette dernière (principe de superposition) Principe de superposition : Premier principe de la stratigraphie 4

5 1 alluvions 2 argiles sableuse craie craie glauconieuse craie à silex 6 marnes 10 m Log lithologique 5

6 Schéma simplifié du pli hectométrique du massif de Siguret (Ubaye) Série plissée Limite du Premier principe de la stratigraphie 6

7 Critères de polarité : figures de base de banc 7

8 Critères de polarité : granoclassement 8

9 Critères de polarité : fossiles en position de vie 9

10 Critères de polarité : les géopètes 10

11 Contact irrégulier (discordant) entre des roches magmatiques intrusives (granite) et une couche sédimentaire. Couches sédimentaires Normalement, on serait enclin à conclure que l intrusion est plus jeune que les couches situées au-dessus de la discordance. Mais ici, la première couche sédimentaire reposant sur les roches magmatiques contient des fragments granitiques et il n y a pas d auréole de métamorphisme de contact. Après sa mise en place de façon intrusive, le granite est remonté jusqu à la surface par érosion. Les fragments des roches magmatiques issus de l érosion ont été incorporés dans les sédiments qui recouvrent le massif. L intrusion est donc plus ancienne que les couches sédimentaires. Limite du Premier principe de la stratigraphie 11

12 Appréciation du temps le long d une coupe 12

13 Niveau de la mer Dépôt : Les couches sédimentaires se déposent à l horizontale. Plissement et soulèvement Lors des orogenèses, les raccourcissements tectoniques plissent les couches originellement horizontales. La mer se retire (régression) et la sédimentation marine s arrête. Érosion Les couches plissées sont érodées et les reliefs aplanis. Érosion, lacune et discordance Discordance angulaire Discordance et transgression La mer peut de nouveau envahir la région (transgression) et s accompagner de nouveaux dépôts sédimentaires horizontaux. La surface d érosion qui sépare les deux ensembles est une discordance angulaire. 13

14 Définition : Le principe de continuité ou second principe de la stratigraphie consiste à admettre qu une couche sédimentaire définie par un faciès et limitée par un mur et un toit connus, est de même âge en tous ses points. Sténon (1669) Principe de continuité : Second principe de la stratigraphie 14

15 W Vallée de la Marne Marnes supragypseuses E Gypse De Montmartre Calcaires de Champigny Marnes à Pholadomyua ludensis Limite de validité du principe de continuité : variation latérale de faciès 15

16 Définition : Le faciès d une roche est l ensemble de ses caractères lithologiques (lithofaciès) et paléontologiques (biofaciès). Sténon (1669) et Gressly (1838) Notion de faciès 16

17 Définition : Le principe d identité paléontologique consiste à admettre qu un ensemble de strates de même contenu paléontologique est de même âge. William SMITH ( ) [1815] Principe d identité paléontologique 17

18 70 Ma Évolution de la forme de Globotruncana sur 20 Ma temps Fossiles stratigraphiques 90 Ma 0,5 mm 18

19 cinérites Molasses oligocènes de l île de Rhodes Chronologie stratigraphique par niveaux de cinérites volcaniques 19

20 20

21 Stratigraphie de la coupe du Grand Canyon du Colorado 21

22 Arguments stratigraphiques et structuraux : continuité des séries sédimentaires Établissement de l échelle stratigraphique 22

23 Arguments stratigraphiques et structuraux : continuité des séries sédimentaires Établissement de l échelle stratigraphique 23

24 Arguments stratigraphiques et structuraux : continuité des séries sédimentaires Établissement de l échelle stratigraphique 24

25 Échelle stratigraphique 25

26 Les principaux fossiles stratigraphiques et les grandes coupures paléontologiques Établissement de l échelle stratigraphique 26

27 Arguments paléontologiques Établissement de l échelle stratigraphique 27

28 Temps (chronostratigraphie) Éon Ère Période Époque Âge Biochrone Herma Terrains (biostratigraphie) Éonothème Érathème Système Sous-système ou série Étage Biozone Épibole ou acmé Les coupures stratigraphiques Établissement de l échelle stratigraphique 28

29 29

30 (Potsdamien) (Acadien) L échelle stratigraphique pour le Paléozoïque (Géorgien) 30

31 31

32 Échelle stratigraphique Durée relative cycles orogéniques Cycle alpin Cycle hercynien Cycle calédonien Cycle panafricain 32

33 Définition : On appelle chronologie absolue l ensemble des méthodes de datation des minéraux et des roches cristallisées par les techniques radiométriques basées sur la désintégration radioactive d éléments instables. Chronologie absolue 33

34 Famille du radium Chronologie absolue 34

35 Période ou demi vie Chronologie absolue 35

36 Principaux éléments utilisés en radiochronologie Chronologie absolue 36

37 Chronologie absolue Domaine de datation 37

38 Minéraux datés Zircon ZrSiO 2 Roches granitiques 238 U 235 U Uraninite UO 2 Roches granitiques 238 U 235 U Muscovite KAl 2 (ALSi )(OH) 2 Roches magmatiques 40 K et 87 Rb et métamorphiques Biotite K(Mg,Fe) 3 (AlSi 3 O 10 )(OH) 2 Roches magmatiques 40 K et 87 Rb et métamorphiques Feldspath KAlSi 3 O 8 Roches magmatiques 40 K et 87 Rb Bois fossiles Végétaux fossiles 14 C Domaines d application Chronologie absolue 38

39 Rb/Sr roche totale 207 Pb/ 206 Pb zircon Rb/Sr feldspath alcalin (t = 500 C) K/Ar hornblende (t = de 400 C à 500 C) K/Ar muscovite (t = de 350 C à 400 C) K/Ar biotite (t = 300 C) Températures de fermeture des réseaux Chronologie absolue 39

40 Conclusions : - durée et âge réel des phénomènes peuvent être appréhendés ; - le million d années est l unité de temps ; - la chronologie relative est basée sur l étude des géométries des roches et des fossiles ; - la chronologie absolue n est possible que sur les minéraux contenus dans les roches magmatiques et métamorphiques ; - les sédiments ont été datés de façon absolue, de proche en proche. 40