EL MOKHTARI MOHAMMED Le temps est une notion

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Le temps est une notion difficilement définissable ; elle englobe l’idée de durée, de succession mais aussi de simultanéité ce qui permet de parler de passé, de présent et d’avenir. Le temps se définit donc en repérant des évènements, en déterminant leur durée respective et en les replaçant les uns par rapport aux autres. Reconstituer l’histoire de la terre et de la vie suppose d’une part que l’on puisse accéder à la chronologie des événements, c'est-à-dire à l’ordre dans lequel ils se sont déroulés les uns par rapport aux autres. On parle alors de datation relative. D’autre part, on peut résumer de façon précise l’age d’une roche ou d’un reste d’être vivant fossilisé, la survenue d’un événement et sa durée. On parle alors de datation absolue. EL MOKHTARI MOHAMMED

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I – La chronologie relative positionner des évènements les uns par rapport aux autres 1) Des datations d’évènements • La succession de phénomènes géologiques entraîne des modifications des roches et des paysages parfois observables à l’échelle humaine (tremblement de terre, volcanisme), mais qui échappent souvent à l’observation directe, soit en raison de leur localisation (mise en place de granites en profondeur), soit à cause de leur durée (formation d’une chaîne de montagnes). Néanmoins les ensembles rocheux de la lithosphère conservent le témoignage de ces successions d’évènements, qu’il est alors possible de reconstituer, en considérant que les phénomènes observables aujourd’hui ont pu se réaliser dans le passé selon les mêmes lois physico-chimiques. EL MOKHTARI MOHAMMED

• La disposition relative des couches géologiques peut rester conforme à la disposition initiale lors du dépôt sédimentaire : les couches sont dites concordantes. Dans le cas contraire, la discordance des ensembles de terrains implique plusieurs phénomènes géologiques successifs se soient produits : plissement des couches sousjacentes, érosion et dépôt des couches sus-jacentes. • A l’échelle d’une région, les relations géométriques entre les ensembles de terrains permettent de repérer la succession des évènements les uns par rapport aux autres. A l’échelle de la roche et des minéraux il est également possible d’ordonner dans le temps différents phénomènes, tels que les épisodes de plissement qui se succèdent au cours de la formation d’une chaîne de montagne. Cette méthode de datation permet de positionner des évènements géologiques (ou paléontologiques), macroscopique ou microscopique, dans le temps, les uns par rapport aux autres : un événement est plus jeune ou plus ancien qu’un autre. Cette méthode de datation ne permet en aucun cas de donner l’âge précis des événements mais de donner l’ordre de leur formation. EL MOKHTARI MOHAMMED

La stratigraphie est la discipline de la géologie qui étudie l’empilement et le contenu des roches sédimentaires. Elle repose sur plusieurs principes. • La datation relative repose sur les quatre principes suivants : EL MOKHTARI MOHAMMED

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Les couches ou les strates sédimentaires se sont déposées à l’horizontale; donc, pour deux couches superposées, celle du dessous est plus ancienne que celle du dessus. EL MOKHTARI MOHAMMED

1 le principe de superposition : l’ordre des strates c’est-à-dire des couches sédimentaires, disposées de manière concordante en couches parallèles, indique leur âge relatif : la strate la plus ancienne est située à la base de la colonne sédimentaire, la plus récente s’est déposée la dernière et se trouve de ce fait en surface : exemples des varves, de la majorité des bancs sédimentaires, des coulées volcaniques. C’est le principe de superposition des couches : une couche donnée est plus jeune que la couche qu’elle recouvre et plus ancienne que la couche qui la recouvre. Attention aux terrasses fluviatiles pour lesquelles la plus superficielle est la plus vieille. Attention également à la tectonique qui peut parfois inverser les couches et à l’érosion à l’origine de discordance angulaire (une même couche repose sur plusieurs couches d'âges différents : EL MOKHTARI MOHAMMED

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2°Le principe de continuité: permet de considérer, malgré les discontinuités d’affleurement, que deux couches séparées dans l’espace mais limitées par les mêmes couches à la base et au sommet, sont de même âge. EL MOKHTARI MOHAMMED

Principe de continuité: ØPanorama de la dent d’Arclusaz dans le massif des Bauges (Savoie) • Une même couche est de même âge en tous points ØPanorama près de Grenoble dans le massif du Vercors (Isère) EL MOKHTARI MOHAMMED

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2 le principe de continuité : une même couche géologique a le même âge sur toute sa longueur. De plus lorsque plusieurs couches géologiques sont encadrées audessous et au-dessus par les mêmes strates, l’ensemble des couches stratigraphiques est du même âge en chacun des points. Attention, un changement de nature de roche ne signifie pas forcément un âge différent : il peut marquer une zone de transition entre deux milieux sédimentaires différents. EL MOKHTARI MOHAMMED

3)Le principe de recoupement : d’application très générale, indique toute formation géologique qui en recoupe une autre lui est postérieure. Le document 3 représente un affleurement composé de roches sédimentaires (1, 2 et 3), de filons de roches magmatiques (4 et 5) et d’un granite intrusif (6). Une roche est d’autant plus jeune que le chiffre qui la désigne est grand. EL MOKHTARI MOHAMMED

Principe de recoupement et d’inclusion (1/3): • Un corps rocheux qui en recoupe un autre est plus jeune que celui qu’il recoupe EL MOKHTARI MOHAMMED

Principe de recoupement (2/3): • Roche métamorphique fracturée à plusieurs reprises. • Après chaque fracturation, des minéraux ont cristallisé dans les fractures et les ont obturés. EL MOKHTARI MOHAMMED

Principe de recoupement (3/3): • Lame mince dans un schiste tacheté prélevé à proximité d’un massif de granodiorite (MP x 40) • Les schistes montrent partout une orientation nette ( ). De plus, on observe dans ce schiste le développement de nouveaux minéraux (cd: Cordiérite) formés par transformation à l’état solide d’anciens minéraux des schistes. EL MOKHTARI MOHAMMED

Discordances et orogenèses: • La disposition relative des couches géologiques peut rester conforme à la disposition initiale lors du dépôt sédimentaire: les couches sont dites concordantes. • Dans le cas contraire, la discordance implique plusieurs phénomènes géologiques se soient produits: plissement des couches sous-jacentes, érosion et dépôt des couches sus-jacentes. Discordance angulaire EL MOKHTARI MOHAMMED

le principe de recoupement : la lente montée du magma granitique provoque la fusion des terrains en place et le métamorphisme des roches environnantes. Roches métamorphiques de l’encaissant et granites sont contemporains et plus récents que les couches géologiques traversées et métamorphisées qui forment les auréoles de métamorphisme. C’est le principe de recoupement. La structure (failles, filons) qui recoupe ou déforme l’autre est plus récente que les couches recoupées ou déformées. EL MOKHTARI MOHAMMED

4)le principe d’inclusion : lorsque les conditions de stabilité d’un minéral changent ce dernier disparaît au profit d’un autre qui " s’en nourrit ". Parfois certains minéraux ne sont qu’imparfaitement transformés et demeurent identifiables. La présence de ces « reliques minérales » sous forme de couronne de coronitisation permet de retracer l’histoire de la roche, son chemin Pression-Température-temps (P-T-t). La chronologie peut s’effectuer donc également à partir de l’étude chimique des minéraux, le dernier minéral se développant aux dépens du premier. Ces événements sont postérieurs à la roche concernée (la roche étant un ensemble de minéraux). Tout objet contenu en inclusion dans une roche lui est antérieur, plus vieux. Ce ont des relations d’inclusions. EL MOKHTARI MOHAMMED

5)Le principe d’identité paléontologique: stipule que deux couches ayant le même contenu fossilifère sont de même âge. Depuis le début du XIXe siècle, les géologues ont remarqué que les strates contiennent des fossiles caractéristiques différents d’une couche à l’autre. Cette succession verticale des fossiles traduit une succession temporelle des espèces ou des groupes d’espèces. Seuls les fossiles stratigraphiques permettent de déterminer l’âge d’une roche avec précision. Ces fossiles doivent correspondre à des espèces ayant une très grande extension géographique et une très faible extension dans le temps. EL MOKHTARI MOHAMMED

Principe d’identité paléontologique: notion de fossile stratigraphique (1) • Un fossile stratigraphique permet de dater à distance des couches géologiques. • Il doit répondre à 3 critères: - une durée de vie brève à l’échelle des temps géologiques; - une répartition sur une vaste aire géographique; - doit être représentée par un grand nombre d’individus EL MOKHTARI MOHAMMED

Principe d’identité paléontologique (2) • • • Cleistopora geometrica est un fossile caractérisé par une durée de vie brève, et une vaste répartition géographique, puisqu’on le trouve dans une large zone qui correspond à l’emplacement, au Dévonien, d’une plate-forme épicontinentale peu profonde. La présence de ce fossile dans une roche sédimentaire, quelque soit sa localisation géographique, indique donc qu’elle s’est formée entre 408 et 400 Ma. Cleistopora geometrica est un exemple de fossile stratigraphique. EL MOKHTARI MOHAMMED

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Fossiles « stratigraphiques » espèces ayant une courte durée de vie « géologique » et une grande extension géographique (corrélations) EL MOKHTARI MOHAMMED

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le principe d’identité paléontologique : un fossile caractéristique d’un intervalle de temps dit fossile stratigraphique (les trilobites caractérisent l’ère primaire (590 à 245 MA), les graptolites caractérisent le silurien (440 à 410 MA), les ammonites caractérisent l’ère secondaire (245 à 65 MA), les nummulites caractérisent l’ère tertiaire (65 à 1. 4 MA)) localisé dans deux couches séparées de quelques m à plusieurs milliers de km permet de dater du même âge ces deux strates non continues. D’après ce principe, deux strates au même contenu paléontologique sont du même âge. Ce principe d’identité paléontologique permet d’étendre un marqueur temporel lorsque le principe de continuité n’est pas applicable (deux couches non continues ou deux couches à la pétrographie différente car déposées dans des conditions géologiques, géographiques et climatiques différentes, toutes les couches d’un âge donné n’étant pas les mêmes à la surface du globe !!!). Attention, des fossiles identiques mais non stratigraphiques, ne permettent pas de comparer l’âge de deux strates. Les fossiles stratigraphiques sont des fossiles spécifiques d’une période géologique donnée, ce sont des marqueurs temporels. Ces fossiles, d’une grande abondance montrent une vaste répartition géographique qui permet des corrélations à grandes distances. Ces fossiles montrent aussi une évolution très rapide, à l’échelle géologique, ce qui rend les datations plus précises. Les ammonites du Toarcien dans le stratotype de Thouars (Doc. 6) sont d’excellents fossiles stratigraphiques, à tel point que la présence de certaines associations de fossiles datent des couches avec une précision supérieure aux méthodes de datations absolues, à 200. 000 ans près pour des âges reculés de 180 Ma ! EL MOKHTARI MOHAMMED

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Enoncé du principe d’identité paléontologique (3) • Des couches sédimentaires présentant le même contenu paléontologique (les mêmes fossiles stratigraphiques) ont le même âge. EL MOKHTARI MOHAMMED

Appliquer les principes de superposition et de recoupement: • Les relations géométriques observables sur le bloc diagramme simplifié (région de Clermont-Ferrand) permettent d’établir la chronologie des évènements qui ont modelé la région. EL MOKHTARI MOHAMMED

Chronologie des évènements ayant modelé la région de Clermont-Ferrand (1/2): • Mise en place d’un socle cristallin granitique (solidification en profondeur d’un magma); • Mise à jour du socle par remontée de cette structure profonde et érosion; • Activité volcanique de l’appareil situé à l’arrière-plan (car sa coulée paraît recoupée par la faille). • Phase tectonique d’extension qui fracture le socle et provoque l’effondrement en gradins de la plaine de la Limagne; EL MOKHTARI MOHAMMED

• Comblement partiel de cette dépression par des dépôts sédimentaires (figurés en jaune); • La rivière Allier dépose une 1ère terrasse alluviale (figurée en vert); • Mise en place d’un nouvel appareil volcanique; la coulée de lave recouvre la coulée précédente, descend le rebord faillé de la plaine et recouvre partiellement la terrasse; • L’Allier poursuit son travail d’érosion: l’avant de la coulée est déblayé, le lit est surcreusé (déblaiement de la terrasse précédente et dépôts jaunes). Une nouvelle terrasse (bleu pâle) est déposée. • Rmque: la disposition relative de ces 2 terrasses est en contradiction apparente avec le principe de superposition: la plus récente est en-dessous de la plus ancienne. EL MOKHTARI MOHAMMED

L’analyse des relations géométriques (superpositions, déformations, recoupements, inclusions. . . ) mettant en jeu des objets géologiques différents (mouvements de plaques, intrusions de plutons ou de filons, plis, failles, discordances, coulées volcaniques. . . ) permet de reconstituer la chronologie des divers événements géologiques qui ont affecté un minéral, une roche, une région ou la planète. EL MOKHTARI MOHAMMED