Principes de datation géologique et fossilisation

Séquence des événements géologiques

L'ordre chronologique des événements géologiques passés s'établit en utilisant les principes de l'horizontalité et de la superposition des couches. Il est nécessaire d'aborder une autre approche, appelée le principe de recoupement. Selon ce principe, tout processus affectant des matériaux géologiques est postérieur à ces derniers. Comme il permet d'établir l'ordre des événements, on l'appelle parfois le principe de succession des événements.

Une horloge géologique précise

Isotopes radioactifs

Chaque élément chimique possède un nombre constant de protons dans son noyau, appelé numéro atomique. Le noyau de chaque atome contient également des neutrons. La somme des protons et des neutrons est appelée nombre de masse. Les atomes d'un même élément ayant un nombre de masse différent sont appelés isotopes. Par exemple, l'hydrogène est composé de trois isotopes : le protium, le deutérium et le tritium.

Certains isotopes sont instables et se transforment spontanément en éléments stables. Cette transition s'accompagne d'une émission de radioactivité. Un autre aspect important est que la désintégration radioactive libère de l'énergie, faisant de ces éléments une source importante de chaleur pour notre planète. Le premier élément radioactif est appelé élément père et l'élément stable final, élément fils. La demi-vie, ou période de désintégration, est le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux d'un isotope radioactif se désintègre.

Datation radiométrique

Le calcul de l'âge absolu est basé sur la désintégration d'éléments radioactifs. Les principaux isotopes radioactifs sont :

• Élément père : Potassium-40, Uranium-235, Carbone-14
• Élément fils : Argon-40, Plomb-207, Azote-14
• Demi-vie : 1300 Ma, 713 Ma, 5570 Ma

Autres méthodes de datation

• Les varves glaciaires : Les lacs sont couverts par une couche de glace en hiver qui fond en été. Chaque année, deux couches de sédiments se déposent : une claire (été, matériaux plus épais) et une sombre (hiver, matières fines en suspension). Il suffit de compter les paires de bandes pour déterminer l'âge des sédiments.
• Bagues de croissance des coraux : Certains coraux anciens en forme de cloche déposent une fine couche de carbonate de calcium par jour. Un léger étranglement marque la séparation entre chaque jour, permettant de compter les anneaux annuels pour déterminer l'âge et la durée de l'année à cette époque.

Les fossiles et leurs informations

Fossilisation

• Un organisme meurt et est enterré par des sédiments. Les parties molles pourrissent, mais la coquille laisse son empreinte dans le sédiment.
• Parfois, des transformations minéralogiques surviennent (ex: l'aragonite devient de la calcite).
• La coquille peut se dissoudre, laissant un vide rempli par des minéraux (moule externe).
• Les sédiments peuvent s'introduire à l'intérieur de la coquille, formant un moule interne.

Autres processus de fossilisation

• Conservation dans l'ambre : L'ambre est la résine fossilisée de conifères. Des organismes, notamment des insectes, y sont piégés, les préservant de la décomposition et de la prédation.
• Conservation dans l'asphalte : Le pétrole remonte à la surface sous pression. Après oxydation et évaporation, il reste un résidu d'asphalte. Tout animal tombant dans une mare d'asphalte est préservé par l'action antibactérienne.
• Conservation dans la glace.

Informations fournies par les fossiles

• La vie passée.
• L'environnement de formation de la roche.
• L'époque de formation de la roche.

Les meilleurs fossiles pour la datation, appelés fossiles caractéristiques, doivent répondre à trois critères :

1. Avoir vécu sur une courte période géologique.
2. Avoir une vaste répartition géographique.
3. Être abondants dans les roches sédimentaires.

Faciès

Ensemble de caractéristiques lithologiques et paléontologiques permettant de connaître l'origine d'une roche. On parle de lithofaciès pour les caractéristiques lithologiques et de biofaciès pour les caractéristiques paléontologiques.