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    L’Échelle des Temps Géologiques : Dater et Cartographier l’Évolution de la Terre

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    Léchelle des temps géologiques est un système de classement chronologique utilisé en géologie, paléontologie et climatologie. La datation des événements géologiques est essentielle pour comprendre l’histoire de la Terre, une histoire qui s’étend sur des milliards d’années. Comment les géologues déterminent-ils l’âge des roches et des fossiles ? Quelles méthodes de datation utilisent-ils pour établir une chronologie précise des événements géologiques ? Quelles sont les avantages et les limites des deux principales méthodes de datation : la datation relative et la datation absolue ? Grâce à ces différentes méthodes de datation, les scientifiques ont pu construire l’échelle des temps géologiques, divisée en éons, ères et périodes en fonction des bouleversements géologiques, climatiques ou des crises écologiques. En examinant des principes tels que la superposition des strates géologiques, la continuité sédimentaire, et la radiochronologie basée sur les isotopes radioactifs, cet article met en lumière les techniques utilisées pour déchiffrer l’histoire complexe de notre planète. Les défis et les limites de ces méthodes seront également discutés, ainsi que le rôle de la Commission internationale de la stratigraphie dans la nomenclature des divisions géologiques.

    Le temps, une question d’échelle

    Nous avons pour habitude de mesurer le temps en heures, en mois, en années. Cependant, cette échelle est bien trop petite pour rendre compte de l’histoire de la Terre qui a commencé il y a 4,5 milliards d’années (Ga). Ainsi, en 1913, le géologue britannique Arthur Holmes publie le premier calendrier de notre planète : l’échelle des temps géologiques.

    Malheureusement, en géologie on ne peut pas se servir d’un simple calendrier pour dater une période. L’analyse des fossiles et des roches sont au cœur de cette datation. Les paysages qui nous entourent sont les témoins et les garants de l’évolution de la Terre. Il est possible d’attribuer certaines couches de roches à des époques précises qui témoignent de l’évolution de notre planète. En effet, les géologues sont capables d’attribuer certaines couches de roches à des époques précises où régnaient des conditions environnementales différentes. Pour cela, les scientifiques utilisent deux grands types de datation : la datation relative et la datation absolue.

    La datation relative

    La datation relative est une méthode permettant de déterminer l’ordre chronologique d’événements géologiques ou biologiques les uns par rapport aux autres. Cette méthode est basée sur un ensemble de principes physiques dont les quatre principaux sont : le principe de superposition, le principe de continuité, le principe de recoupement et le principe d’identité paléontologique.

    Principe de superposition et de continuité

    Le principe de superposition indique que la strate la plus profonde est la plus ancienne tandis que la strate supérieure est la plus récente. Ce principe repose sur l’idée que les couches sédimentaires se déposent horizontalement au fil du temps. Au fur et à mesure que les sédiments s’accumulent, les couches inférieures sont de plus en plus anciennes.

    Les conditions de sédimentation sont généralement uniformes sur une large zone géographique. Ainsi, une couche sédimentaire donnée a le même âge sur toute son étendue : c’est le principe de continuité.

    Schéma du principe de superposition et de continuité pour la datation relative.
    Schématisation du principe de superposition et de continuité. Inspiré de Marshak, S. (2010) Terre, portrait d’une planète. Crédit photo : Elise Heinen

    Principe de recoupement et inclusion

    Un site géologique n’est pas forcément un empilement parfait de différentes strates de roches. Il arrive régulièrement que des événements géologiques, tels que les intrusions magmatiques, les failles, les plissements et l’érosion, modifient le paysage. Ainsi, tout événement géologique qui en recoupe un autre est plus jeune : c’est le principe de recoupement. De même, tout événement géologique qui en inclut un autre est plus jeune : c’est le principe d’inclusion.

    Schéma du principe de recoupement et d'inclusion pour la datation relative.
    Schématisation du principe de recoupement et d’inclusion. Ici, les couches A, B, C et D se sont déposées au fil du temps puis la faille les a recoupées. La couche E s’est ensuite déposée incluant des roches plus anciennes (inclusions). Inspiré de Marshak, S. (2010) Terre, portrait d’une planète. Crédit schéma : Elise Heinen

    Principe d’identité paléontologique

    Enfin, le principe d’identité paléontologique se base sur l’idée que les fossiles sont des indicateurs fiables. Ce principe suggère que deux couches sédimentaires éloignées mais contenant les mêmes fossiles sont considérées comme ayant le même âge. En effet, des couches sédimentaires contenant les mêmes fossiles ont probablement été déposées pendant la même période géologique mais se retrouvent aujourd’hui à des emplacements différents.

    Schématisation du principe d'identité paléontologique pour la datation relative.
    Schématisation du principe d’identité paléontologique. Inspiré de Marshak, S. (2010) Terre, portrait d’une planète. Crédit schéma : Elise Heinen

    Limites de la datation relative

    La datation relative est un outil indispensable pour comprendre l’histoire de notre planète et de la vie qu’elle a hébergée au fil du temps. Cependant, les principes qui la régissent peuvent être parfois difficiles à appliquer sur le terrain, notamment dans des régions où les couches sédimentaires ont été fortement déformées ou érodées. De plus, la datation relative ne permet pas de déterminer précisément l’âge d’un événement en années. Pour ce faire, il est nécessaire d’utiliser des méthodes de datation absolue.

    L’échelle des temps géologiques est essentielle pour comprendre l’évolution de la Terre, en fournissant une base pour dater les événements passés et anticiper les changements futurs.

    La datation absolue

    La méthode la plus répandue de datation absolue est la radiochronologie (ou datation radiométrique). Cette méthode repose sur la mesure du taux de désintégration de certains éléments chimiques présents dans l’échantillon.

    Principe de la datation radiométrique

    Tous les éléments chimiques ne sont pas stables dans le temps. Certains isotopes (comprenez différentes versions d’un même élément chimique n’ayant pas le même nombre de neutrons) sont radioactifs. Cela signifie qu’ils se désintègrent spontanément en un autre élément au fil du temps.

    Le taux de désintégration radioactive est constant pour chaque isotope radioactif. Cela signifie qu’une quantité donnée d’un isotope radioactif se désintègre toujours à un rythme constant, peu importe les conditions environnantes.

    La durée de vie d’un isotope radioactif est imprévisible, mais les physiciens peuvent déterminer le temps nécessaire pour que la moitié d’un échantillon d’isotopes radioactifs se désintègre, ce qu’on appelle la demi-vie. Pour dater un échantillon, les scientifiques mesurent le rapport entre l’isotope radioactif dit père (élément à l’origine) et son produit de désintégration, l’isotope dit fils. En comparant ce rapport à la demi-vie de l’isotope radioactif, ils peuvent calculer l’âge de l’échantillon.

    Schéma représentant le concept de demi-vie pour la datation absolue.
    Schéma représentant le concept de demi-vie. La courbe orange représente l’évolution du nombre d’isotopes pères dans le milieu et la courbe marron celle des isotopes fils. Les ratios des isotopes sont représentés par les diagrammes en secteurs. Au fil du temps, le nombre d’isotopes radioactifs père diminue tandis que le nombre d’isotopes radioactifs fils augmente. Inspiré de Marshak, S. (2010) Terre, portrait d’une planète. crédit schéma : Elise Heinen

    Utilisation de la datation radiométrique

    Il existe plusieurs méthodes de datation radiométrique basées sur différents isotopes radioactifs. Chacune permet de dater avec précision certains éléments. Les méthodes les plus connues restent celles présentées dans le tableau ci-dessous.

    Tableau présentant différents couples d'éléments chimiques et leur demi-vie.
    Tableau regroupant différents couples d’éléments, leur demi-vie ainsi que leur domaine d’utilisation. D’après Boesch, Q., (2023) Paléontologie, Reconstituer le scénario de l’évolution du vivant. *Ces isotopes font partie de la chaîne de désintégration de l’Uranium-238. Cela signifie que le Thorium-230 est produit par désintégration radioactive et que l’isotope fils Radium-226 est lui-même radioactif. Crédit schéma : Elise Heinen

    A titre d’exemple, en mesurant le ratio entre le rubidium 87 et le strontium 87 dans une roche, les géologues peuvent estimer le temps écoulé depuis sa formation. Le rubidium 87 se désintègre en strontium 87 avec une période de demi-vie de 48,8 milliards d’années.

    Construction de l’échelle des temps géologiques

    A l’aide de ces deux méthodes de datation, les scientifiques ont pu construire une échelle des temps géologiques en étudiant et en corrélant une succession de strates aux caractéristiques communes dans le monde entier. Il est à noter que les différentes dates qui définissent les temps géologiques peuvent évoluer en fonction des nouvelles découvertes scientifiques.

    Cette échelle est découpée en plusieurs niveaux : différentes périodes sont regroupées en ères, elles-mêmes regroupées en éons. Ce découpage se base sur les grands bouleversements environnementaux que la planète a connus.

    Généralement, les bornes de ces différents niveaux sont attribuées à des crises géologiques (ex : formation de continents), climatiques (ex : période glaciaire) ou écologiques avec des explosions de la biodiversité ou au contraire des extinctions de masse. C’est le cas notamment de la fin de la période Crétacée marquée par l’extinction des dinosaures.

    Carte stratigraphique des temps géologiques.
    Échelle simplifiée des temps géologiques. Ga : milliards d’années. Ma : millions d’années. D’après Boesch, Q., (2023) Paléontologie, Reconstituer le scénario de l’évolution du vivant. Crédit schéma : Elise Heinen

    Enfin, la Commission internationale de la stratigraphie (ICS) est responsable de la nomenclature des différentes divisions géologiques. Elle instaure des règles pour la proposition et l’adoption de nouveaux noms. Pour cela, l’ICS tient compte de divers facteurs tels que l’antériorité historique, la clarté et la signification géologique. Parfois, c’est même l’emplacement d’un gisement de roche emblématique d’une période qui donnera son nom à celle-ci. C’est le cas notamment de l’époque du Jurassique qui tire son nom de l’affleurement du massif du Jura en France.

    RETENEZ


    • L’échelle des temps géologiques est un système de classification chronologique utilisé dans de nombreuses disciplines scientifiques pour dater les événements marquants de l’histoire de la Terre.
    • La datation relative détermine l’ordre des événements géologiques par comparaison, en utilisation des principes tels que la superposition et la continuité des strates.
    • La datation absolue utilise des techniques radiométriques pour estimer l’âge exact des roches et des fossiles, en mesurant la désintégration d’isotopes radioactifs.
    • La corrélation de différentes strates géologiques de composition similaire à travers le monde permet de construire une chronologie des temps géologiques, divisée en éons, ères et périodes.
    • Les limites entre les différentes subdivisions de l’échelle des temps géologiques témoignent des événements géologiques, climatiques et écologiques majeurs survenus au cours de l’histoire de notre planète.

    1.
    Boesch Q. Paléontologie: reconstituer le scénario de l’évolution du vivant [En ligne]. Louvain-la-Neuve (Belgique) Paris : De Boeck supérieur; 2023. Disponible: https://www.deboecksuperieur.com/ouvrage/9782807348363-paleontologie
    1.
    Marshak S, Evrard O. Terre : portrait d’une planète. 2e éd. [En ligne]. Louvain-la-Neuve [Paris] : De Boeck; 2014. Disponible: https://www.deboecksuperieur.com/ouvrage/9782804188092-terre-portrait-d-une-planete

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    riquet
    riquet
    19 jours il y a

    cet article est rempli de passion.Bravo à cette jeune fille.

    robin
    robin
    3 jours il y a

    Très très intéressant ! Bel article !

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