TP10 : L’âge du domaine continental

Parmi les caractéristiques du domaine continental, il est important de connaître :

Les propriétés et compositions des roches qui le compose (densité, composition minéralogique).
Son épaisseur (relief et profondeur du Moho).
Mais également son âge.

Problème : Comment connaître l’âge absolu d’une roche et comment cette information permet-elle de reconstituer l’histoire géologique d’une région?

Activité 1 : Comparaison de la nature et de l’âge des roches

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Consignes :

Utiliser GoogleEarth, en ouvrant le fichier montagnes_jeunes_anciennes.kmz et en affichant la carte géologique de la France, pour comparer la nature et l’âge des roches présentes dans le Massif Central et les Alpes.
Avec le logiciel Mesurim (utiliser la fiche technique), évaluer et comparer la surface de granodiorite dans le Massif Central et les Alpes (utiliser les deux images ci-contre pour réaliser la mesure).

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Activité 2 : Datation absolue des roches

Principe de la mesure :

La lithosphère océanique actuelle est âgée de moins de 200 Ma, alors que l’on trouve des roches continentales âgées de 3,8 Ga. Ces âges sont déterminés par radiochronologie. Certains isotopes sont radioactifs, c’est le cas du rubidium 87 : ⁸⁷Rb. Il se désintègre en strontium 87 : ⁸⁷Sr qui est un isotope stable comme le strontium 86 : ⁸⁶Sr. La demie vie du ⁸⁷Rb est de 48,8.10⁹ ans; c’est le temps au bout duquel la moitié de la substance radioactive a disparu.

En mesurant les rapports ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr et ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr dans différents minéraux, et si ces minéraux ont le même âge, les géologues montrent que les mesures s’alignent sur une droite qui relie des points correspondants à des minéraux de même âge appelée droite isochrone.

On utilise donc cette méthode pour dater des minéraux de roches magmatiques qui incorporent des isotopes radioactifs de ⁸⁷Rb (les roches incorporent aussi du ⁸⁷Sr en quantité variable, lors de la fermeture du système).

Cette méthode concerne la datation des minéraux des roches magmatiques qui incorporent des isotopes radioactifs de ⁸⁷Rb. ⁸⁷Rb se désintègre en ⁸⁷Sr (les roches incorporent aussi du ⁸⁷Sr en quantité variable, lors de la fermeture du système, c’est à dire quand la roche est devenue stable dans les conditions physiques dans laquelle elle est placée).

Conséquences :

Il subsiste deux inconnues : la quantité de ⁸⁷Rb initiale et la quantité de ⁸⁷Sr provenant directement de ⁸⁷Rb.
On utilise alors le rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr car les minéraux incorporent aussi ⁸⁶Sr, et ce rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr à t₀ est identique dans tous les minéraux ayant incorporé du Sr.
Au cours du temps, le rapport ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr diminue alors que ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr augmente.

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On représente graphiquement les mesures de ces deux rapports réalisées sur plusieurs échantillons : ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr en abscisse et ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr en ordonnée. On obtient une droite isochrone. Équation de la droite : y = a x + b

y = ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr mesuré
a = (e^lambda^t-1) (c’est la pente de la droite)
x = ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr mesuré
b = ⁸⁷Sr initial/⁸⁶Sr

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Consignes :

1er cas : A l’aide des données issues du document distribué, construire les droites isochrones des trois granites sur le même graphique afin de les dater et de les comparer (d’Athis en Normandie, Plouaret en Bretagne et Châteauponsac dans le Limousin). Illustrer par un photographie d’une lame mince de granite les minéraux analysés sur le granite d’Athis.
2ème cas : A l’aide des données issues du document distribué, construire les droites isochrones des schistes verts et des schistes bleus de Groix échantillonnés au niveau de la pointe des chats afin de les dater. Interpréter les dates obtenues (Quelles informations peut-on vérifier à l’aide de ces deux datations?)

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