Tu veux savoir comment on peut déterminer l’histoire de la terre et dater ses différentes phases géologiques grâce à l’étude des roches ? Dans cet article, nous faisons le point avec toi sur la corrélation existante entre le temps et les roches et plus particulièrement ce que sont la chronologique relative et la chronologie absolue.
La chronologie relative : relations géométriques et études de fossiles
La chronologie relative consiste à étudier plusieurs éléments géologiques et à les comparer entre eux, afin d’en déterminer une datation relative, c’est-à-dire l’un par rapport à l’autre. Pour cela, les géologues étudient à la fois les relations géométriques entre plusieurs objets géologiques et les fossiles d’espèces disparues dans les différentes couches de roche.
Les relations géométriques
Étudier et comparer des objets géologiques peut permettre de déterminer une chronologie relative. Quatre principes sont notamment utilisés pour étudier les relations géométriques entre deux objets, tant à l’échelle macroscopique que microscopique.
Le Principe de superposition
En géologie, la couche de roche la plus ancienne est celle la plus basse, et vice-versa, la plus haute est la plus récente. Les différentes couches sont particulièrement observables dans le cas de coulées volcaniques résultant en du magma ou dans les couches ou strates sédimentaires. En revanche, ce principe peut être impacté par des phénomènes géologiques tels que les failles ou l’érosion.
Le Principe d’inclusion
Le principe d’inclusion établit que la formation de tout objet géologique présent dans une couche de matériau est antérieure à celle de la couche, c’est-à-dire qu’un objet présent dans une structure géologique est nécessairement plus vieux en âge que celle-ci.
Le Principe de recoupement
Selon le principe de recoupement, tout phénomène de recoupement tel que faille ou pli entre deux structures géologiques permet d’identifier la couche recoupant comme la plus récente et la couche recoupée comme la plus ancienne.
Le Principe de Continuité
Le principe de continuité établit que toute strate formée par une même roche a le même âge en tout point.
Les fossiles stratigraphiques
Définition
Un fossile est un reste ou une trace d’organisme conservé dans la roche. Un fossile dit stratigraphique répond à cette définition, mais également aux critères suivants :
- À l’échelle géologique, une durée d’existence courte permettant ainsi une datation des roches contenant le fossile
- Une répartition géographique large, c’est-à-dire qu’on a retrouvé un même type de fossile dans des aires géographiques éloignées
- Une abondance, c’est-à-dire que l’on a retrouvé un même type de fossile à une fréquence suffisante pour pouvoir l’étudier
L’étude des fossiles stratigraphiques permet d’établir une datation plutôt précise des roches avoisinantes et notamment de celles qui les contiennent puisque leur formation est synchrone à celle du fossile. Pour ce faire, un principe essentiel est utilisé.
Le principe d’identité paléontologique
Le principe d’identité paléontologique permet de dire que deux couches géologiques contenant une association de fossiles stratigraphiques semblables entre elles alors ces deux couches ont le même âge géologique.
C’est ce principe qui permet de déterminer plusieurs ères ou coupures géologiques dans l’histoire géologique de la Terre.
Les quatre ères géologiques de la Terre
Grâce à la comparaison des ensembles de fossiles stratigraphiques, il a été possible d’établir une chronologie selon laquelle certaines espèces d’organismes disparaissent au profit de nouvelles les remplaçant. En d’autres termes, chaque ère géologique est caractérisée par un écosystème d’organismes.
Les quatre ères principales sont les ères primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire. Elles sont elles même subdivisées en sous-ères appelées des périodes géologiques, telles que les connues Carbonifère et Jurassique.
La chronologie absolue
Principe : la désintégration
La chronologie absolue consiste à l’étude de fragments d’objets géologiques et à leur contenance radioactive. En effet, lorsqu’une roche se forme, elle emprisonne certains éléments radioactifs présents dans son environnement. Ceux-ci suivent le principe de désintégration, c’est-à-dire que tant que la roche le n’a pas fini sa formation, les éléments radioactifs qu’elle contient continuent d’échanger avec l’extérieur des molécules, jusqu’à leur disparition complète au cours du temps. Lorsque la roche a fini sa formation et que les échanges ne sont plus possibles, l’on dit que le système est clos.
La désintégration est continue et irréversible. Elle s’effectue selon une constante qui permet d’établir un chronomètre géologique.
Les isotopes et le principe de demi-vie
Plus précisément, un élément radioactif initial, dit Père, se désintègre selon une chronologie précise propre à sa nature et ses propriétés physico-chimiques et indépendamment des conditions de l’environnement étudié. Il existe des sortes de paliers de désintégration ; l’élément père se désintègre en éléments fils appelés des isotopes.
Lorsque la désintégration a réduit de moitié la quantité initiale d’éléments Père, l’on dit que l’élément a atteint sa période de demi-vie. Celle-ci est propre à chaque isotope. En d’autres termes, lorsqu’il y a tant d’éléments fils, l’on sait qu’il s’est passé tant de temps (demi-vie) depuis le début du processus ; c’est ce qui permet d’établir une datation de l’objet étudié.
Les radiochronomètres
Les propriétés de chaque isotope ont été étudiées et sont connues des géologues.
Dans les faits, un géologue peut commencer par une datation relative d’un échantillon d’objet géologique, puis s’appuyer sur ses estimations pour choisir l’isotope dont la demi-vie semble correspondre. L’hypothèse de départ doit être que le système de l’objet considéré est clos.
L’échelle stratigraphique
En utilisant les datations relative et absolue, permettant d’établir respectivement chronologie et datation d’éléments géologiques, il a été possible de déterminer l’âge et l’Histoire de la formation terrestre. L’échelle stratigraphique permet de faire la synthèse de ces datations en proposant des découpes géologiques : c’est l’échelle stratigraphique.
