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Terminale · SVT · Chapitre 2

À la recherche du passé géologique de notre planète

Ce que tu sauras faire

  • Énoncer et appliquer les principes de la datation relative — superposition, continuité, recoupement, inclusion — pour établir la chronologie complète des événements d'une coupe géologique, en justifiant chaque position par le principe employé.
  • Expliquer ce qu'est un fossile stratigraphique, énoncer les quatre qualités qui en font un bon marqueur, et s'en servir pour corréler deux séries sédimentaires éloignées.
  • Écrire et exploiter la loi de décroissance radioactive, relier demi-vie et constante radioactive, et calculer un âge absolu à partir d'un rapport isotopique mesuré.
  • Énoncer les trois conditions de validité d'une datation absolue — système clos, quantité initiale connue ou déterminable, demi-vie adaptée — choisir un couple père-fils adapté à une situation donnée, et exploiter une droite isochrone.
  • Expliquer le magmatisme des zones de subduction par la déshydratation de la plaque plongeante et la fusion partielle hydratée de la péridotite du coin mantellique, et relier la teneur en silice des magmas à leur viscosité puis à l'explosivité des éruptions.
  • Expliquer la formation d'un relief par épaississement crustal, relier altitude et racine crustale par le modèle isostatique d'Airy, et distinguer dans ce raisonnement ce qui est mesuré de ce qui est prédit par le modèle.
  • Expliquer la disparition d'un relief par érosion, rééquilibrage isostatique et effondrement, identifier les témoins d'une chaîne de montagnes disparue, reconstituer un paysage ancien par le principe d'actualisme, et rédiger un raisonnement scientifique exempt de finalisme.

Au programme du chapitre

  1. Deux horloges, une seule échelle
  2. Les quatre principes de la datation relative
  3. Dater par les fossiles : le principe d'identité paléontologique
  4. La radiochronologie : une horloge dans les atomes
  5. Choisir un chronomètre, et l'isochrone
  6. Le magmatisme des zones de subduction : de l'eau, pas de la chaleur
  7. Former un relief : épaissir la croûte
  8. Effacer un relief, et retrouver les chaînes disparues
  9. Reconstituer un paysage ancien, sans lui prêter d'intentions

Exercices corrigés

Exercice 1

Deux datations du même granite donnent 300 millions d'années sur zircon par uranium-plomb, et 280 millions d'années sur biotite par potassium-argon. Un élève en conclut qu'une des deux mesures est fausse. Que lui réponds-tu ?
Un coup de pouce
Les deux méthodes datent une fermeture. Demande-toi si les deux minéraux se ferment au même moment de l'histoire du massif.
Voir la correction pas à pas
Les deux mesures peuvent être exactes, parce qu'elles ne datent pas le même événement.
Une datation absolue date la fermeture d'un système isotopique dans un minéral donné. Or chaque minéral possède une température de fermeture propre, mesurée en laboratoire, en dessous de laquelle il cesse de laisser échapper ses atomes fils. Elle dépasse 900 degrés Celsius pour le zircon et n'est que d'environ 300 degrés Celsius pour la biotite.
Un granite mis en place à une dizaine de kilomètres de profondeur refroidit lentement. Le zircon a donc fermé son système quasiment dès la cristallisation du magma, il y a 300 millions d'années ; la biotite n'a fermé le sien que 20 millions d'années plus tard, quand la roche est passée sous 300 degrés Celsius.
L'écart n'est pas une erreur : c'est une mesure du temps de refroidissement du massif. La bonne rédaction ne dit jamais « le granite a 300 millions d'années », mais « le système uranium-plomb du zircon s'est fermé il y a 300 millions d'années, ce qui date la cristallisation ».

Exercice 2

Pourquoi la plaque plongeante d'une zone de subduction ne fond-elle pas, alors qu'elle s'enfonce vers des profondeurs où la température dépasse 1 000 degrés Celsius ?
Un coup de pouce
Une lithosphère océanique plonge parce qu'elle est devenue dense. Pourquoi est-elle devenue dense ?
Voir la correction pas à pas
Parce que la plaque plongeante est elle-même froide, et qu'elle refroidit le milieu qu'elle traverse.
Une lithosphère océanique ne plonge que lorsqu'elle est vieille, donc refroidie et épaissie — c'est d'ailleurs cette densité acquise qui rend la subduction possible. En s'enfonçant, elle emporte sa propre froideur : les modèles thermiques, calibrés sur les flux de chaleur mesurés en surface, montrent que les isothermes s'incurvent fortement vers le bas au-dessus d'elle. À profondeur égale, une zone de subduction est l'endroit le moins chaud de toute la lithosphère.
Le géotherme de subduction reste donc, à toute profondeur, en dessous du solidus de la croûte océanique sèche : la fusion n'a pas lieu. Ce qui fond, c'est la péridotite du coin mantellique située au-dessus de la plaque, et seulement parce que l'eau libérée par la déshydratation de la plaque abaisse son solidus de plusieurs centaines de degrés.
La formule à retenir est donc : ce n'est pas la température qui change, c'est la composition.

Les pièges à éviter

  • Écrire « on date la roche » sans préciser quel système s'est fermé, ni quand.
  • Confondre la superposition et le recoupement devant une faille ou un filon.
  • Oublier de chercher la borne supérieure d'une structure qui recoupe.
  • Conclure qu'une couche épaisse correspond à une longue durée de dépôt.

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