Géochronologie - Geochronology
La géochronologie est la science qui permet de déterminer l'âge des roches , des fossiles et des sédiments à l' aide de signatures inhérentes aux roches elles-mêmes. La géochronologie absolue peut être réalisée grâce aux isotopes radioactifs , tandis que la géochronologie relative est fournie par des outils tels que le paléomagnétisme et les rapports isotopiques stables . En combinant plusieurs indicateurs géochronologiques (et biostratigraphiques ), la précision de l'âge récupéré peut être améliorée.
L'application de la géochronologie est différente de la biostratigraphie, qui est la science qui consiste à attribuer des roches sédimentaires à une période géologique connue en décrivant, cataloguant et comparant des assemblages floraux et fauniques fossiles. La biostratigraphie ne fournit pas directement une détermination absolue de l'âge d'une roche, mais la place simplement dans un intervalle de temps au cours duquel cet assemblage fossile est connu pour avoir coexisté. Les deux disciplines travaillent cependant main dans la main, au point qu'elles partagent le même système de dénomination des strates (couches rocheuses) et les laps de temps utilisés pour classer les sous-couches au sein d'une strate.
La science de la géochronologie est le principal outil utilisé dans la discipline de la chronostratigraphie , qui tente de dériver des dates d'âge absolues pour tous les assemblages de fossiles et de déterminer l' histoire géologique de la Terre et des corps extraterrestres .
Méthodes de rencontres
| Segments de roche ( strates ) en chronostratigraphie | Laps de temps en géochronologie | Notes aux unités géochronologiques |
|---|---|---|
| Éonothème | Éon | 4 au total, un demi-milliard d'années ou plus |
| Érathem | Ère | 10 définis, plusieurs centaines de millions d'années |
| Système | Période | 22 définis, des dizaines à ~100 millions d'années |
| Séries | Époque | 34 définis, des dizaines de millions d'années |
| Organiser | Âge | 99 définis, des millions d'années |
| Chronozone | Chron | subdivision d'un âge, non utilisée par l'échelle de temps ICS |
Datation radiométrique
En mesurant la quantité de désintégration radioactive d'un isotope radioactif avec une demi-vie connue , les géologues peuvent établir l'âge absolu du matériau parent. Un certain nombre d'isotopes radioactifs sont utilisés à cette fin, et selon le taux de désintégration, sont utilisés pour dater différentes périodes géologiques. Les isotopes à désintégration plus lente sont utiles pendant de plus longues périodes, mais moins précis en années absolues. À l'exception de la méthode au radiocarbone , la plupart de ces techniques sont en fait basées sur la mesure d'une augmentation de l'abondance d'un isotope radiogénique , qui est le produit de désintégration de l'isotope parent radioactif. Deux ou plusieurs méthodes radiométriques peuvent être utilisées de concert pour obtenir des résultats plus robustes. La plupart des méthodes radiométriques ne conviennent qu'au temps géologique, mais certaines, telles que la méthode au radiocarbone et la méthode de datation 40 Ar/ 39 Ar, peuvent être étendues à l'époque des premiers temps de la vie humaine et à l'histoire enregistrée.
Certaines des techniques couramment utilisées sont :
- Datation au radiocarbone . Cette technique mesure la désintégration du carbone 14 dans les matières organiques et peut être appliquée au mieux à des échantillons de moins de 60 000 ans environ.
- Datation uranium-plomb . Cette technique mesure le rapport de deux isotopes du plomb (plomb-206 et plomb-207) à la quantité d'uranium dans un minéral ou une roche. Souvent appliquée aux traces de zircon dans les roches ignées , cette méthode est l'une des deux plus couramment utilisées (avec la datation argon-argon ) pour la datation géologique. La géochronologie monazite est un autre exemple de datation U-Pb, employée pour dater le métamorphisme en particulier. La datation uranium-plomb est appliquée à des échantillons de plus d'un million d'années environ.
- Datation uranium-thorium . Cette technique est utilisée pour dater les spéléothèmes , les coraux , les carbonates et les ossements fossiles . Son aire de répartition va de quelques années à environ 700 000 ans.
- Datation potassium-argon et datation argon-argon . Ces techniques datent des roches métamorphiques , ignées et volcaniques . Ils sont également utilisés pour dater les couches de cendres volcaniques à l' intérieur ou au-dessus des sites paléoanthropologiques . La limite plus jeune de la méthode argon-argon est de quelques milliers d'années.
- Datation par résonance de spin électronique (ESR)
Datation fission-track
Géochronologie des nucléides cosmogéniques
Une série de techniques connexes pour déterminer l'âge auquel une surface géomorphique a été créée ( datation d'exposition ), ou auquel des matériaux anciennement superficiels ont été enfouis ( datation d'enfouissement ). La datation par exposition utilise la concentration de nucléides exotiques (par exemple 10 Be, 26 Al, 36 Cl) produits par les rayons cosmiques interagissant avec les matériaux terrestres comme indicateur de l'âge auquel une surface, comme un cône alluvial, a été créée. La datation de l'enfouissement utilise la désintégration radioactive différentielle de 2 éléments cosmogéniques comme indicateur de l'âge auquel un sédiment a été filtré par l'enfouissement d'une nouvelle exposition aux rayons cosmiques.
Datation par luminescence
Les techniques de datation par luminescence observent la « lumière » émise par des matériaux tels que le quartz, le diamant, le feldspath et la calcite. De nombreux types de techniques de luminescence sont utilisés en géologie, notamment la luminescence stimulée optiquement (OSL), la cathodoluminescence (CL) et la thermoluminescence (TL). La thermoluminescence et la luminescence stimulée optiquement sont utilisées en archéologie pour dater des objets « cuits » tels que la poterie ou les pierres de cuisson et peuvent être utilisées pour observer la migration du sable.
Datation incrémentale
Les techniques de datation incrémentale permettent de construire des chronologies annuelles annuelles, qui peuvent être fixes ( ie liées au jour présent et donc calendaires ou sidérales ) ou flottantes.
Datation paléomagnétique
Une séquence de pôles paléomagnétiques (généralement appelés pôles géomagnétiques virtuels), dont l'âge est déjà bien défini, constitue un chemin d'errance polaire apparent (APWP). Un tel chemin est construit pour un grand bloc continental. Les APWP pour différents continents peuvent être utilisés comme référence pour les pôles nouvellement obtenus pour les roches d'âge inconnu. Pour la datation paléomagnétique, il est suggéré d'utiliser l'APWP afin de dater un pôle obtenu à partir de roches ou de sédiments d'âge inconnu en reliant le paléopole au point le plus proche sur l'APWP. Deux méthodes de datation paléomagnétique ont été proposées : (1) la méthode angulaire et (2) la méthode de rotation. La première méthode est utilisée pour la datation paléomagnétique des roches à l'intérieur d'un même bloc continental. La deuxième méthode est utilisée pour les zones plissées où les rotations tectoniques sont possibles.
Magnétostratigraphie
La magnétostratigraphie détermine l'âge à partir de la configuration des zones de polarité magnétique dans une série de roches sédimentaires et/ou volcaniques stratifiées par rapport à l'échelle de temps de la polarité magnétique. L'échelle de temps de polarité a été précédemment déterminée par la datation des anomalies magnétiques du fond marin, la datation radiométrique des roches volcaniques dans les coupes magnétostratigraphiques et la datation astronomique des coupes magnétostratigraphiques.
Chimiostratigraphie
Les tendances mondiales des compositions isotopiques, en particulier les isotopes du carbone-13 et du strontium, peuvent être utilisées pour corréler les strates.
Corrélation des horizons marqueurs
Les horizons marqueurs sont des unités stratigraphiques du même âge et d'une composition et d'une apparence si distinctes que, malgré leur présence dans différents sites géographiques, il existe une certitude quant à leur équivalence d'âge. Les assemblages fauniques et floraux fossiles , à la fois marins et terrestres, constituent des horizons marqueurs distinctifs. La téphrochronologie est une méthode de corrélation géochimique de cendres volcaniques inconnues (téphra) avec des téphra datés géochimiquement . Tephra est également souvent utilisé comme outil de datation en archéologie, car les dates de certaines éruptions sont bien établies.
Hiérarchie géologique de la périodisation chronologique
Géochronologie : Du plus grand au plus petit :
Différences avec la chronostratigraphie
Il est important de ne pas confondre les unités géochronologiques et chronostratigraphiques. Les unités géochronologiques sont des périodes de temps, il est donc correct de dire que Tyrannosaurus rex a vécu à l'époque du Crétacé supérieur . Les unités chronostratigraphiques sont des matériaux géologiques, il est donc également correct de dire que des fossiles du genre Tyrannosaurus ont été trouvés dans la série du Crétacé supérieur. De la même manière, il est tout à fait possible d'aller visiter un gisement de la série du Crétacé supérieur - comme le gisement de Hell Creek où les fossiles de Tyrannosaurus ont été trouvés - mais il est naturellement impossible de visiter la fin du Crétacé car c'est une période de temps .
Voir également
- Chronologie astronomique
- Datation chronologique , chronologie archéologique
- Géochronologie
- Général
- La cohérence , les preuves provenant de sources indépendantes et non liées peuvent « converger » sur des conclusions solides
Les références
Lectures complémentaires
- Smart, PL et Frances, PD (1991), Méthodes de datation quaternaire - un guide de l'utilisateur . Quaternary Research Association Technical Guide No.4 ISBN 0-907780-08-3
- Lowe, JJ et Walker, MJC (1997), Reconstructing Quaternary Environments (2e édition). Longman édition ISBN 0-582-10166-2
- Mattinson, JM (2013), Révolution et évolution : 100 ans de géochronologie U-Pb . Éléments 9, 53-57.
- Bibliographie de géochronologie Talk:Origins Archive