Temps et roches : chronologie relative et radiochronologie

Principes de chronologie relative (superposition, continuité, recoupement, inclusion) à toutes les échelles, discordances, fossiles stratigraphiques, corrélations et construction de l’échelle stratigraphique, radiochronologie (demi-vie, fermeture du système, températures de fermeture, choix du chronomètre), méthodes K-Ar et isochrone Rb-Sr, U-Pb sur zircon, et reconstitution d’une histoire géologique.

À propos de cette page

Ce cours de terminale spécialité SVT suit cinq parties : principes de chronologie relative à l’affleurement, sur carte et en lame mince, avec une coupe commentée ; fossiles stratigraphiques, biozones, corrélations et construction de l’échelle stratigraphique ; principe de la radiochronologie, fermeture du système, températures de fermeture et choix du chronomètre ; méthodes potassium-argon et isochrone rubidium-strontium ; encadrement de l’âge des couches et âge de la Terre.

La chronologie relative : relations géométriques à toutes les échelles

Rappel. En 2^de, tu as vu qu’une strate est plus récente que celle qu’elle recouvre, si la série n’a pas été retournée (« Sédimentation et milieux de sédimentation »). En terminale, on ordonne aussi les plis, les failles, les intrusions et les érosions, à toutes les échelles.

Ce qu’il faut savoir La chronologie relative ordonne des événements géologiques (dépôt, plissement, faille, intrusion de magma, érosion) les uns par rapport aux autres, sans leur donner d’âge chiffré : « A est plus ancien que B ». Elle repose sur des relations géométriques entre les objets.

Principe	Énoncé	Exemple
Superposition	Dans une série non renversée, une couche est plus récente que celle qu’elle recouvre.	Un calcaire posé sur une argile est plus récent qu’elle.
Continuité	Une même couche, limitée par le même toit et le même mur, a le même âge sur toute son étendue.	Un banc de grès interrompu par une vallée a le même âge sur les deux versants.
Recoupement	Une structure qui en recoupe une autre lui est postérieure.	Une faille, un filon, un pluton ou une surface d’érosion qui coupe des couches est plus récent qu’elles.
Inclusion	Un élément inclus dans une roche est plus ancien que cette roche.	Des galets dans un conglomérat, des enclaves dans un granite sont plus anciens que leur roche.

Discordance angulaire. Une série horizontale repose sur une série plus ancienne, plissée ou basculée, puis tronquée par une surface d’érosion. Elle enregistre : dépôt de la série ancienne → déformation → émersion et érosion → dépôt de la série récente. La surface de discordance correspond à une lacune : une durée sans archive sédimentaire.
Métamorphisme de contact. Un magma chaud cuit les roches qu’il traverse : une auréole de roches recristallisées entoure le granite. Elle prouve que les roches encaissantes existaient déjà quand le magma est arrivé : le granite leur est postérieur. De même, une coulée de lave ne cuit que la couche sur laquelle elle s’épanche, alors qu’un sill (magma injecté entre deux couches) cuit les deux couches qui l’encadrent.
Toutes les échelles. Ces relations se lisent sur un affleurement, sur une carte géologique et au microscope. Dans une lame mince de roche magmatique, un minéral inclus dans un autre a cristallisé avant lui ; les premiers cristaux formés, libres de croître dans le magma, ont leurs formes propres (automorphes), les derniers comblent les vides (xénomorphes) : dans un granite non déformé, le quartz, xénomorphe, cristallise en dernier. Une fissure remplie de calcite qui traverse plusieurs cristaux leur est postérieure.

Figure 1 — Coupe géologique schématique (S : schistes plissés ; γ : granite ; au : auréole de contact ; Σ : surface d’érosion ; K1 : grès à galets de granite ; F : faille ; K2 : calcaire ; β : filon de basalte).

Exemples

Lire la figure 1. Les schistes S sont déposés puis plissés. Le granite γ recoupe les plis et les a cuits (auréole) : il est postérieur au plissement. La surface Σ tronque S et γ : l’érosion a mis le granite à l’affleurement, d’où les galets de granite des grès K1 (inclusion), déposés sur Σ (superposition). La faille F décale S, Σ et K1 mais pas K2, qui la recouvre : elle a joué après K1 et avant K2. Le filon β traverse tout : c’est le dernier événement. Ordre : S → plissement → γ → érosion Σ → K1 → F → K2 → β. Σ est une discordance angulaire.

Une lame mince de diorite. Un cristal d’amphibole aux faces nettes est inclus dans un grand feldspath ; le quartz, sans forme propre, remplit les espaces entre les feldspaths ; une fissure remplie de calcite traverse un feldspath et le quartz voisin. Ordre de formation : amphibole → feldspath → quartz → fissure (inclusion, forme des cristaux, recoupement).

Réflexe — je classe d’abord les couches par superposition, puis je place chaque structure après tout ce qu’elle recoupe et avant ce qui la recouvre sans être recoupé ; inclusions, auréoles et discordances confirment.

Attention — la superposition ne s’applique qu’aux couches déposées et seulement dans une série non renversée : dans le flanc inverse d’un pli couché, la couche du dessus est la plus ancienne. Un filon ou un granite se situe par recoupement, quelle que soit la profondeur de sa base. Et un sill est postérieur à la couche qui le recouvre, une coulée lui est antérieure.

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Fossiles stratigraphiques, corrélations et échelle stratigraphique

Ce qu’il faut savoir Fossile stratigraphique. Reste d’une espèce qui a évolué rapidement (courte durée d’existence, souvent moins d’un million d’années), à large extension géographique, abondante et facile à identifier. Exemples : trilobites et graptolites (Paléozoïque), ammonites (Mésozoïque), foraminifères comme les nummulites (début du Cénozoïque). À l’inverse, un fossile de faciès (un corail constructeur, par exemple) renseigne sur le milieu de dépôt, pas sur l’âge.
Biozone et associations. L’intervalle de temps pendant lequel une espèce a vécu est sa biozone. Une association de plusieurs espèces date une couche plus finement : la couche s’est déposée pendant l’intervalle commun à toutes leurs biozones (figure 2).
Corrélations. Principe d’identité paléontologique : deux couches qui contiennent la même association de fossiles stratigraphiques ont le même âge, même si elles sont éloignées et de nature différente. Relier ainsi des couches de même âge, c’est les corréler. Une biozone absente d’une coupe signale une lacune (arrêt de la sédimentation ou érosion).
Les coupures des temps géologiques sont établies sur des critères paléontologiques : l’apparition ou la disparition de groupes fossiles. Les coupures sont de plusieurs ordres : les étages sont limités par des changements d’associations d’espèces ; les périodes et surtout les ères par des renouvellements plus importants, reconnus dans le monde entier : les limites Paléozoïque-Mésozoïque et Mésozoïque-Cénozoïque correspondent aux deux grandes crises biologiques de la fin du Permien et de la fin du Crétacé. Chaque limite est fixée dans une coupe de référence, le stratotype, marquée d’un « clou d’or » : la base du Trias est placée à Meishan (Chine), à l’apparition du conodonte Hindeodus parvus.
L’échelle stratigraphique résulte de la superposition de ces intervalles de temps emboîtés (ères, périodes, étages) : c’est une échelle relative. Ses âges chiffrés viennent de la radiochronologie de roches magmatiques (cendres volcaniques, coulées) intercalées près des limites, et ils sont précisés au fil des mesures : la base du Cambrien, sans changer de définition, est passée de 541 à 538,8 Ma en 2022 (1 Ma = un million d’années, 1 Ga = un milliard d’années ; « 66 Ma » signifie « il y a 66 millions d’années »).

Ère	Âge (Ma)	Repère
Précambrien (avant les ères)	4 560 à 538,8	de la formation de la Terre à l’essor des animaux
Paléozoïque (ère primaire)	538,8 à 251,9	trilobites, graptolites ; se termine par la crise Permien-Trias
Mésozoïque (ère secondaire)	251,9 à 66,0	ammonites ; se termine par la crise Crétacé-Paléogène
Cénozoïque	66,0 à aujourd’hui	nummulites, diversification des mammifères

Ces âges sont des repères : la connaissance de l’échelle stratigraphique internationale n’est pas exigée.

Figure 2 — Biozones de quatre espèces fossiles (valeurs choisies). La bande jaune est l’intervalle commun aux espèces A et B.

Exemples

Lire la figure 2. Une couche qui contient A seule s’est déposée entre 188 et 182 Ma : 6 millions d’années d’incertitude. Si elle contient A et B, elle date de l’intervalle commun, entre 184 et 182 Ma : 2 millions d’années seulement. L’espèce D, qui a vécu 14 millions d’années, est un mauvais fossile stratigraphique.

Corréler deux régions. En Provence, un calcaire à ammonite X surmonte des argiles ; dans le Jura, des marnes à ammonite X sont surmontées de grès. Le calcaire provençal et les marnes jurassiennes ont le même âge (identité paléontologique) : les argiles provençales, situées sous ce repère commun, sont donc plus anciennes que les grès du Jura, situés au-dessus.

Réflexe — une association de fossiles → l’intervalle commun à leurs biozones ; même association → même âge, quelle que soit la roche.

Attention — un fossile ne donne qu’un âge relatif (« même âge que », « plus ancien que ») ; l’âge en millions d’années vient de roches magmatiques datées ailleurs. Et deux couches qui renferment une espèce ayant vécu 40 Ma ne sont pas datées au million d’années près.

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La radiochronologie : demi-vie, fermeture du système et choix du chronomètre

Rappel. En physique-chimie, tu as vu que la désintégration d’un noyau radioactif est spontanée et aléatoire, et qu’un grand nombre de noyaux décroît selon la loi $N = N_{0} e^{- λ t}$ , de demi-vie $T = \frac{\ln 2}{λ}$ (« Décroissance radioactive »).

Ce qu’il faut savoir La chronologie absolue donne un âge chiffré à une roche grâce à la désintégration d’un isotope radioactif, l’élément père P, en un isotope stable, l’élément fils F, dit radiogénique.
— La désintégration est un phénomène continu et irréversible ; sa vitesse ne dépend ni de la température, ni de la pression, ni du minéral : c’est une horloge fiable.
— La demi-vie T, caractéristique de l’élément père, est la durée au bout de laquelle la moitié des noyaux pères s’est désintégrée. Après

n

demi-vies, il reste

{(\frac{1}{2})}^{n}

du père : 50 %, 25 %, 12,5 %… (figure 3). Chaque noyau père désintégré donne un noyau fils :

F = F_{0} + (P_{0} - P)

.
— Fermeture du système. L’horloge démarre quand le système (minéral ou roche) cesse tout échange de père et de fils avec l’extérieur : quand un cristal se forme puis refroidit dans un magma, ou quand un organisme meurt (carbone 14). L’âge obtenu est celui de cette fermeture, à condition que le système soit resté clos depuis.
— Températures de fermeture. Un minéral ne retient son élément fils qu’en dessous d’une température propre au minéral et au chronomètre. Ordres de grandeur : zircon (U-Pb) vers 900 °C, muscovite (Rb-Sr) vers 500 °C, biotite (Rb-Sr ou K-Ar) vers 300 °C. Dans un granite qui refroidit lentement, les minéraux se ferment les uns après les autres : des chronomètres différents donnent des âges différents sur une même roche, du plus ancien (zircon) au plus récent (biotite).
Choisir le chronomètre. Les chronomètres se distinguent par la demi-vie de leur élément père et par sa distribution dans les minéraux. L’âge supposé, connu par la chronologie relative, guide le choix : il ne doit pas dépasser une dizaine de demi-vies (il doit rester assez de père) ni être trop petit devant la demi-vie (il doit s’être formé assez de fils mesurable). Les datations se font sur des roches magmatiques ou métamorphiques, en roche totale ou sur minéraux isolés.

Couple père → fils	Demi-vie	Où est le père ?	Objets datés
¹⁴C → ¹⁴N	5 730 ans	carbone des êtres vivants	restes organiques de moins de 50 000 ans environ
⁴⁰K → ⁴⁰Ar	1,25 Ga	feldspaths potassiques, micas, laves	roches volcaniques, de 100 000 ans à plusieurs Ga
⁸⁷Rb → ⁸⁷Sr	48,8 Ga	micas et feldspaths potassiques (le rubidium remplace le potassium)	granites, roches métamorphiques, météorites, de 10 Ma environ à 4,6 Ga
²³⁸U → ²⁰⁶Pb	4,47 Ga	zircon (et ²³⁵U → ²⁰⁷Pb, demi-vie ≈ 0,7 Ga)	roches anciennes, de 1 Ma environ à 4,6 Ga

Le zircon, une horloge double. En cristallisant, le zircon incorpore de l’uranium mais rejette presque tout le plomb : le plomb qu’il contient est radiogénique. Il renferme deux chronomètres, ²³⁸U → ²⁰⁶Pb et ²³⁵U → ²⁰⁷Pb : s’ils donnent le même âge (âges concordants), le zircon est resté clos. Au microscope, les petits zircons inclus dans les biotites sont entourés d’auréoles sombres (halos pléochroïques) : les particules α émises par la désintégration de l’uranium ont abîmé la biotite autour d’eux, preuve visible que la désintégration se poursuit dans la roche.

Figure 3 — Élément père et élément fils au cours du temps, depuis la fermeture du système (temps compté en demi-vies).

Exemples

Compter les demi-vies. Une lave ne contient plus que le quart du potassium 40 présent à sa cristallisation : $\frac{1}{4} = {(\frac{1}{2})}^{2}$ , deux demi-vies se sont écoulées, soit $2 \times 1, 25 =$ 2,50 Ga, un âge inférieur à celui de la Terre, donc plausible.

Deux âges pour un granite (valeurs choisies). Dans un même granite, les zircons donnent 305 Ma (U-Pb) et les biotites 289 Ma (K-Ar). Le zircon s’est fermé vers 900 °C, la biotite vers 300 °C : le granite a mis $305 - 289 = 16$ Ma pour passer de 900 à 300 °C, soit un refroidissement moyen de $\frac{600}{16} = 37, 5$ °C par million d’années. Les deux âges sont justes : ils datent deux fermetures différentes.

Réflexe — un âge radiochronologique = l’âge de la fermeture du système ; je choisis un chronomètre présent dans l’objet et dont la demi-vie convient à l’âge supposé.

Attention — on ne date pas directement une roche sédimentaire : ses grains sont hérités d’autres roches et donnent l’âge de leur roche d’origine, pas celui du dépôt. Le carbone 14 ne date ni un basalte ni un granite. Et une demi-vie très longue n’est pas « plus précise » : sur un objet jeune, elle n’a produit presque aucun fils.

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Deux méthodes de datation : K-Ar et isochrone Rb-Sr

Ce qu’il faut savoir

La méthode potassium-argon (K-Ar), pour les roches volcaniques

L’argon est un gaz : il s’échappe de la lave en fusion. À la solidification, la roche ne contient donc pas d’argon 40 (

F_{0} = 0

) : tout l’argon 40 mesuré est radiogénique. Environ 10,5 % seulement des ⁴⁰K désintégrés donnent de l’argon 40 (le reste donne du calcium 40), d’où la relation, avec

r = \frac{^{40} A r}{^{40} K}

mesuré et

λ = 5, 54 \times 10^{- 10} {a n}^{- 1}

t = \frac{1}{λ} \ln (1 + 9, 54 r)

Conditions : pas d’argon initial, et système resté clos (échantillon frais). Une roche altérée ou réchauffée a perdu de l’argon : son âge calculé est trop jeune. À l’inverse, une lave qui a piégé de l’argon en se solidifiant donne un âge trop ancien.

La méthode rubidium-strontium (Rb-Sr) et la droite isochrone

Un minéral contient dès sa cristallisation du ⁸⁷Sr non radiogénique, en quantité inconnue. On divise tout par ⁸⁶Sr, isotope stable et non radiogénique dont la quantité ne varie pas. Avec

y = \frac{^{87} S r}{^{86} S r}

x = \frac{^{87} R b}{^{86} S r}

y = y_{0} + (e^{λ t} - 1) x

Des échantillons cogénétiques (issus du même magma, fermés au même moment) ont le même rapport initial

y_{0}

— la cristallisation ne sépare pas deux isotopes d’un même élément — mais des teneurs en rubidium différentes. Leurs points s’alignent sur une droite, l’isochrone, de pente

a = e^{λ t} - 1

et d’ordonnée à l’origine

y_{0}

(figure 4). D’où, avec

λ = 1, 42 \times 10^{- 11} {a n}^{- 1}

t = \frac{\ln (1 + a)}{λ}

À la fermeture, la droite est horizontale (

a = 0

) ; elle pivote ensuite autour du point

(0; y_{0})

, d’autant plus que le temps passe.
— Si

a

est petit (moins de 0,01 environ),

\ln (1 + a) \approx a

t \approx \frac{a}{λ}

; pour une roche très ancienne, cette approximation surestime l’âge.
— Des points non alignés signalent un système ouvert (altération, réchauffement) ou des échantillons non cogénétiques : l’âge calculé n’a alors pas de sens.

Figure 4 — Diagramme isochrone : à la fermeture, trois minéraux M1, M2, M3 ont le même rapport y₀ ; aujourd’hui, ils se sont alignés sur une droite de pente a.

Exemples

Une andésite (K-Ar). $r = 0, 0150$ : $1 + 9, 54 \times 0, 0150 = 1, 1431$ et $t = \frac{\ln (1, 1431)}{5, 54 \times 10^{- 10}} \approx 2, 41 \times 10^{8}$ ans, soit environ 241 Ma.

Une diorite (Rb-Sr). Deux échantillons donnent A(1,00 ; 0,7105) et B(9,00 ; 0,7625). Pente : $a = \frac{0, 7625 - 0, 7105}{9, 00 - 1, 00} = 0, 0065$ . Âge : $t = \frac{\ln (1, 0065)}{1, 42 \times 10^{- 11}} \approx 4, 56 \times 10^{8}$ ans, soit environ 456 Ma. Rapport initial : $y_{0} = 0, 7105 - 0, 0065 \times 1, 00 = 0, 7040$ .

Réflexe — K-Ar : $r$ → $t = \frac{1}{λ} \ln (1 + 9, 54 r)$ . Isochrone : points alignés ? → pente $a$ avec deux points éloignés → $t = \frac{\ln (1 + a)}{λ}$ → $y_{0}$ .

Attention — la pente de l’isochrone n’est pas un âge : $t = \frac{\ln (1 + a)}{λ}$ . Les quantités de ⁴⁰Ar et de ⁴⁰K se divisent dans la même unité. Et l’« isochrone » de la radiochronologie n’a rien à voir avec les isochrones des fonds océaniques vues en 1^re (lignes d’égal âge du plancher).

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Reconstituer une histoire géologique : chronologies relative et absolue

Ce qu’il faut savoir Les deux chronologies se complètent : la chronologie relative ordonne les événements, la radiochronologie en chiffre certains. Ensemble, elles reconstituent une histoire géologique.
Encadrer l’âge d’une couche sédimentaire. On repère les roches magmatiques datées en relation avec la couche et on traduit chaque relation géométrique :
— une coulée sous la couche, ou un granite dont elle contient les galets : la couche est plus récente que leur âge ;
— un filon qui recoupe la couche, ou une coulée qui la recouvre : la couche est plus ancienne que leur âge ;
— un niveau de cendres volcaniques intercalé dans la couche en donne directement l’âge de dépôt.
Un sill injecté au-dessus de la couche ne donne qu’une limite d’âge minimale à la couche qui le recouvre : il faut d’abord distinguer coulée et sill.
Lire une carte géologique. Chaque couleur et chaque notation correspondent à un âge, rangé dans la légende du plus ancien au plus récent. Les relations de chronologie relative se lisent aussi en plan : un granite ou une faille qui coupe les limites de plusieurs formations leur est postérieur ; une formation qui repose à la fois sur des terrains d’âges différents, en coupant leurs limites, est discordante ; une faille recouverte sans décalage par une formation lui est antérieure. Sur la carte de France au 1/10⁶, le Bassin parisien dessine des auréoles concentriques, les terrains les plus récents au centre (Paris) et les plus anciens en bordure : c’est une cuvette dont les couches plongent vers le centre.
L’âge de la Terre. Les plus anciens matériaux terrestres connus sont des zircons d’Australie (Jack Hills) d’au moins 4,4 Ga, et les plus anciennes roches ont environ 4,0 Ga : les roches de la Terre primitive ont été détruites ou transformées par l’activité interne et l’érosion. On date donc la Terre par les météorites, fragments du matériau qui a formé les planètes : leurs plus anciens constituants ont 4,567 Ga.

Exemples

Un grès entre deux roches datées. Un banc de grès repose sur une coulée datée à 94 Ma et il est traversé par un filon daté à 71 Ma. Superposition : le grès est plus récent que 94 Ma ; recoupement : il est plus ancien que 71 Ma. Il s’est déposé entre 94 et 71 Ma.

Le Bassin parisien sur la carte au 1/10⁶. En allant des côtes de Moselle vers Paris, on traverse des terrains du Jurassique (Lorraine), puis du Crétacé (Champagne), puis du Cénozoïque (Île-de-France) : les couches affleurent de plus en plus récentes vers le centre. Comme elles plongent vers Paris, chaque couche passe sous la suivante : c’est la superposition, lue en plan.

Réflexe — « sous la couche » → la couche est plus récente ; « recoupe ou recouvre la couche » → elle est plus ancienne ; j’écris l’encadrement le plus serré.

Attention — être juste sous une coulée datée ne donne pas l’âge de la couche : une durée inconnue, voire une lacune, peut séparer le dépôt de la couche et l’épanchement de la lave. Et un grain hérité (mica détritique, zircon) plus ancien que la couche qui le contient n’est pas une contradiction : c’est le principe d’inclusion.

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Pour aller plus loin

Ces notions prolongent le chapitre, mais elles sont traitées ailleurs.

Des domaines continentaux d’âges variés, les ophiolites, les marges et l’histoire des chaînes de montagnes, où ces méthodes de datation servent à reconstituer les cycles orogéniques : chapitre « Passé mouvementé de la Terre : marges, ophiolites, chaînes ».
Les grandes crises biologiques (fin du Permien, fin du Crétacé), leurs causes et leurs conséquences : chapitre de 2^de « Biodiversité et crises biologiques ».
La loi de décroissance radioactive, l’activité et les applications médicales de la radioactivité : chapitre de physique-chimie « Décroissance radioactive ».
La datation des archives des climats passés (glaces, sédiments) : chapitre « Climats passés : les indices et le thermomètre isotopique ».

À retenir

Chronologie relative : superposition (série non renversée), continuité, recoupement, inclusion ; discordance angulaire = déformation, érosion, lacune ; auréole de contact (structure postérieure à son encaissant) ; sill (cuit les deux couches) ≠ coulée ; mêmes relations en lame mince (inclus, automorphe avant xénomorphe).
Fossile stratigraphique : évolution rapide, large extension, abondant ; association → intervalle commun des biozones ; identité paléontologique → corrélations ; coupures par apparition ou disparition de groupes, hiérarchisées (étages, périodes, ères) ; échelle stratigraphique relative, chiffrée par la radiochronologie.
Radiochronologie : désintégration continue et irréversible, demi-vie caractéristique ; âge = fermeture du système (cristallisation et refroidissement, mort) ; températures de fermeture différentes → âges différents sur une même roche ; chronomètre choisi selon l’âge supposé et la présence du père (C14, K-Ar, Rb-Sr, U-Pb).
K-Ar : argon dégazé, t = (1/λ) ln(1 + 9,54 r), échantillon frais ; Rb-Sr : isochrone de pente a = e^(λt) − 1 et d’ordonnée y₀, t = ln(1 + a)/λ, points alignés = système clos et cogénétique.
Reconstituer : encadrer l’âge d’une couche par les roches magmatiques datées qui la bordent ; lire une carte (contours recoupés, formation discordante) ; âge de la Terre ≈ 4,57 Ga par les météorites.

Questions fréquentes

Quels sont les principes de la chronologie relative ?

Superposition : dans une série non renversée, une couche est plus récente que celle qu’elle recouvre. Continuité : une même couche a le même âge sur toute son étendue. Recoupement : une structure qui en recoupe une autre (faille, filon, pluton, surface d’érosion) lui est postérieure. Inclusion : un élément inclus dans une roche est plus ancien qu’elle. Ces relations se lisent sur un affleurement, une carte géologique ou une lame mince.

Qu’est-ce qu’un fossile stratigraphique ?

C’est le reste d’une espèce qui a évolué rapidement (courte durée d’existence), à large extension géographique, abondante et facile à identifier : ammonites, trilobites, graptolites, foraminifères. Deux couches qui contiennent la même association de fossiles stratigraphiques ont le même âge, même éloignées : c’est le principe d’identité paléontologique, qui permet les corrélations et la construction de l’échelle stratigraphique.

Que date exactement la radiochronologie ?

Elle date la fermeture du système étudié, minéral ou roche : le moment où il cesse d’échanger élément père et élément fils avec l’extérieur, lors du refroidissement d’un magma (ou à la mort d’un organisme pour le carbone 14). Chaque minéral se ferme sous une température propre : zircon vers 900 °C, biotite vers 300 °C. Deux chronomètres peuvent donc donner deux âges justes et différents pour un même granite.

Comment calculer un âge avec une droite isochrone Rb-Sr ?

On place des échantillons cogénétiques dans un diagramme ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr en fonction de ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr : alignés, ils définissent une droite de pente a = e^(λt) − 1. On en déduit t = ln(1 + a)/λ, avec λ = 1,42 × 10⁻¹¹ par an. L’ordonnée à l’origine est le rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr initial, commun aux échantillons. Pour une roche volcanique, la méthode K-Ar utilise t = ln(1 + 9,54 r)/λ.

Comment donner un âge à une roche sédimentaire ?

On ne la date pas directement : ses grains sont hérités d’autres roches. On l’encadre par les roches magmatiques datées qui la bordent : une coulée sous la couche ou des galets de granite qu’elle contient la rendent plus récente que leur âge ; un filon qui la recoupe ou une coulée qui la recouvre, plus ancienne. Ses fossiles stratigraphiques resserrent souvent l’encadrement.

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