Ressources · Terminale · Spécialité SVT
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
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile ★ — 12 questions
Selon le principe de recoupement, une structure qui en recoupe une autre est :
- A. antérieure à la structure recoupée
- B. postérieure à la structure recoupée
- C. du même âge que la couche la plus récente
- D. d’un âge impossible à situer sans datation
Réponse
B. postérieure à la structure recoupée — Pour recouper une structure, il faut qu’elle existe déjà : la structure qui recoupe est la plus récente.
Une auréole de métamorphisme de contact autour d’un granite montre que :
- A. le granite est plus ancien que toutes les roches qui l’entourent
- B. les roches voisines se sont déposées sur un granite froid
- C. le granite a été érodé avant le dépôt de son encaissant
- D. le magma s’est mis en place dans des roches déjà présentes
Réponse
D. le magma s’est mis en place dans des roches déjà présentes — Le magma chaud a cuit des roches qui existaient déjà : le granite leur est postérieur.
Une discordance angulaire correspond :
- A. à une lacune entre une série déformée, érodée, et une série plus récente
- B. à une faille qui sépare deux blocs de roches de même âge
- C. au contact de deux couches déposées l’une après l’autre sans arrêt
- D. à une couche continue que l’on suit d’une région à l’autre
Réponse
A. à une lacune entre une série déformée, érodée, et une série plus récente — Dépôt, déformation, érosion, nouveau dépôt : la surface de discordance représente une durée sans archive.
Un bon fossile stratigraphique appartient à une espèce :
- A. qui a vécu très longtemps dans tous les océans du globe
- B. à évolution rapide mais limitée à un seul petit bassin
- C. à évolution rapide et à large extension géographique
- D. qui a vécu fixée au fond d’une seule mer chaude
Réponse
C. à évolution rapide et à large extension géographique — Courte durée pour la précision, large extension pour corréler des régions éloignées (et abondance pour la trouver).
Les coupures de l’échelle stratigraphique sont établies sur :
- A. des durées fixes, toujours égales à cent millions d’années
- B. les inversions successives du champ magnétique terrestre
- C. l’apparition ou la disparition de groupes fossiles
- D. les grandes éruptions volcaniques datées par le potassium
Réponse
C. l’apparition ou la disparition de groupes fossiles — Ce sont des critères paléontologiques ; la radiochronologie donne ensuite l’âge chiffré des limites.
Le principe d’identité paléontologique permet :
- A. de corréler des couches éloignées de même âge
- B. de dater une couche en millions d’années
- C. de reconstituer le milieu de dépôt d’une couche
- D. d’ordonner les couches d’une même falaise
Réponse
A. de corréler des couches éloignées de même âge — Même association de fossiles stratigraphiques = même âge, même loin et dans des roches différentes.
La vitesse de désintégration de l’élément père d’un chronomètre :
- A. augmente quand le magma qui le contient est plus chaud
- B. diminue quand la roche est enfouie profondément
- C. dépend du minéral qui contient l’élément père
- D. ne dépend ni de la température ni de la pression
Réponse
D. ne dépend ni de la température ni de la pression — C’est ce qui en fait une horloge fiable : seule la nature de l’isotope fixe la demi-vie.
L’âge radiochronologique d’un minéral d’une roche magmatique correspond :
- A. à la fusion partielle qui a produit le magma
- B. à sa fermeture lors du refroidissement du magma
- C. à l’érosion qui a mis la roche à l’affleurement
- D. à la formation des atomes de l’élément père
Réponse
B. à sa fermeture lors du refroidissement du magma — L’horloge démarre quand le minéral cesse d’échanger père et fils avec l’extérieur.
Dans la méthode rubidium-strontium, l’élément fils radiogénique est :
- A. le strontium 87
- B. le strontium 86
- C. le rubidium 87
- D. le calcium 40
Réponse
A. le strontium 87 — Le rubidium 87 se désintègre en strontium 87. Le strontium 86, stable et non radiogénique, sert de référence.
Dans la méthode potassium-argon, on admet qu’au moment de sa solidification la lave :
- A. ne contenait pas de potassium 40
- B. contenait autant d’argon que de potassium
- C. ne contenait pas d’argon 40
- D. avait perdu tout son potassium 40
Réponse
C. ne contenait pas d’argon 40 — L’argon, gazeux, s’échappe de la lave en fusion : tout l’argon 40 mesuré s’est formé depuis la solidification.
Avec sa demi-vie de 4,47 Ga, le chronomètre ²³⁸U → ²⁰⁶Pb convient surtout à des roches :
- A. organiques, de moins de 50 000 ans environ
- B. sédimentaires, datées par leurs coquilles
- C. volcaniques, éruptées il y a moins de mille ans
- D. anciennes, du million d’années à plus de 4 Ga
Réponse
D. anciennes, du million d’années à plus de 4 Ga — Il faut qu’il se soit formé assez de plomb mesurable : sur des roches jeunes, presque rien ne s’est encore désintégré.
Pour situer une couche qui contient plusieurs fossiles stratigraphiques, on retient :
- A. la biozone de l’espèce la plus abondante
- B. l’intervalle commun à leurs biozones
- C. la moyenne des âges de leurs biozones
- D. la plus longue de leurs biozones
Réponse
B. l’intervalle commun à leurs biozones — Toutes ces espèces vivaient ensemble au moment du dépôt : la couche date de l’intervalle où leurs biozones se recouvrent.
Niveau moyen ★★ — 12 questions
Un os ne contient plus que le huitième de son carbone 14 initial (demi-vie 5 730 ans). Son âge est d’environ :
- A. 22 920 ans
- B. 11 460 ans
- C. 17 190 ans
- D. 716 ans
Réponse
C. 17 190 ans — 1/8 = (1/2)³ : 3 demi-vies, soit 3 × 5 730 = 17 190 ans.
Une isochrone Rb-Sr a une pente de 0,0035 (λ = 1,42 × 10⁻¹¹ par an). L’âge de la roche est d’environ :
- A. 246 Ma
- B. 24,6 Ma
- C. 2,46 Ga
- D. 350 Ma
Réponse
A. 246 Ma — t = ln(1,0035) ÷ λ ≈ 0,003 494 ÷ (1,42 × 10⁻¹¹) ≈ 2,46 × 10⁸ ans, soit 246 Ma. « 350 Ma » confond la pente et l’âge.
Une isochrone passe par les points (0,50 ; 0,7120) et (6,50 ; 0,7480). Sa pente vaut :
- A. 0,036
- B. 0,1150
- C. 0,000 55
- D. 0,0060
Réponse
D. 0,0060 — a = (0,7480 − 0,7120) ÷ (6,50 − 0,50) = 0,0360 ÷ 6,00 = 0,0060.
Un basalte frais a un rapport ⁴⁰Ar/⁴⁰K de 1,00 × 10⁻³. Avec t = ln(1 + 9,54 r) ÷ λ et λ = 5,54 × 10⁻¹⁰ par an, son âge est d’environ :
- A. 1,71 Ma
- B. 17,1 Ma
- C. 171 Ma
- D. 9,54 Ma
Réponse
B. 17,1 Ma — ln(1,009 54) ≈ 0,009 49, et 0,009 49 ÷ (5,54 × 10⁻¹⁰) ≈ 1,71 × 10⁷ ans, soit 17,1 Ma.
Une couche contient deux ammonites dont les biozones vont de 183,1 à 182,6 Ma et de 182,9 à 182,2 Ma. Elle s’est déposée :
- A. entre 182,9 et 182,6 Ma
- B. entre 183,1 et 182,2 Ma
- C. entre 183,1 et 182,9 Ma
- D. entre 182,6 et 182,2 Ma
Réponse
A. entre 182,9 et 182,6 Ma — Dans l’intervalle commun aux deux biozones : après l’apparition de la seconde (182,9), avant la disparition de la première (182,6).
Une couche repose directement sur une coulée datée à 31 Ma ; aucune autre roche datée ne la touche. Elle a :
- A. exactement 31 Ma, comme la coulée
- B. entre 31 et 30 Ma, juste après la coulée
- C. moins de 31 Ma, sans autre précision
- D. plus de 31 Ma, car elle est au contact
Réponse
C. moins de 31 Ma, sans autre précision — Superposition : la couche s’est déposée après l’épanchement, elle a donc moins de 31 Ma. Mais une durée inconnue, voire une lacune, peut séparer la lave et le dépôt : rien ne donne de borne récente.
Un filon F traverse les couches A et B (A sous B). Une couche C repose sur B ; F ne la traverse pas, et la base de C contient des fragments de F. L’ordre chronologique est :
- A. F, puis A, puis B, puis C
- B. A, puis B, puis F, puis C
- C. A, puis F, puis B, puis C
- D. A, puis B, puis C, puis F
Réponse
B. A, puis B, puis F, puis C — F traverse A et B : il leur est postérieur (recoupement), quelle que soit la profondeur de sa racine. C, qui n’est pas traversée et renferme des fragments de F (inclusion), s’est déposée après.
Le rapport ⁴⁰Ar/⁴⁰K d’une coulée A vaut le double de celui d’une coulée B. L’âge K-Ar de A est :
- A. exactement le double, car t est proportionnel à r
- B. un peu plus du double
- C. le même, car seul λ fixe l’âge
- D. un peu moins du double
Réponse
D. un peu moins du double — t = ln(1 + 9,54 r) ÷ λ, et ln(1 + x) croît moins vite que x : avec r = 0,0200 et r = 0,0400, on trouve 315 et 583 Ma, soit 1,85 fois plus. Pour de très petits rapports, l’âge est presque proportionnel à r.
Après 4 demi-vies, la part de l’élément père qui s’est désintégrée vaut :
- A. 6,25 %
- B. 87,5 %
- C. 96,88 %
- D. 93,75 %
Réponse
D. 93,75 % — Il reste (1/2)⁴ = 6,25 % du père : 100 − 6,25 = 93,75 % se sont désintégrés.
Deux coulées superposées sont datées par K-Ar : 28,2 Ma pour celle du bas, 9,19 Ma pour celle du haut. Les deux éruptions sont séparées d’environ :
- A. 37,4 Ma
- B. 19,0 Ma
- C. 3,07 Ma
- D. 9,19 Ma
Réponse
B. 19,0 Ma — 28,2 − 9,19 ≈ 19,0 Ma. Les âges respectent la superposition : la coulée du haut est la plus jeune.
Deux couches distantes de 900 km contiennent la même ammonite, dont l’espèce a vécu 0,4 Ma. On peut conclure qu’elles :
- A. ont le même âge à 0,4 Ma près
- B. ont exactement le même âge
- C. se sont déposées dans un même bassin
- D. sont faites de la même roche
Réponse
A. ont le même âge à 0,4 Ma près — Identité paléontologique : elles se sont déposées pendant la biozone de l’espèce, qui dure 0,4 Ma.
Une lave a 25 Ma. Quelle part de son potassium 40 initial s’est désintégrée (demi-vie 1,25 Ga) ?
- A. environ 2,0 %
- B. environ 20 %
- C. environ 1,4 %
- D. environ 1,0 %
Réponse
C. environ 1,4 % — 25 Ma = 25 ÷ 1 250 = 0,02 demi-vie : il reste e^(−0,02 × ln 2) ≈ 0,986 du potassium 40, donc environ 1,4 % s’est désintégré. La règle de trois (25 ÷ 1 250 = 2,0 %) est fausse : la décroissance n’est pas linéaire.
Niveau difficile ★★★ — 12 questions
Une lave a piégé de l’argon 40 venu du manteau en se solidifiant. Son âge K-Ar sera :
- A. plus jeune que l’âge réel
- B. inchangé, car l’argon est un gaz
- C. impossible à calculer
- D. plus ancien que l’âge réel
Réponse
D. plus ancien que l’âge réel — La formule suppose que tout l’argon 40 mesuré est radiogénique : l’argon piégé s’y ajoute, le rapport ⁴⁰Ar/⁴⁰K est trop grand et l’âge calculé trop ancien.
Pourquoi ne date-t-on pas directement un grès par radiochronologie ?
- A. il ne contient jamais le moindre élément radioactif
- B. ses grains hérités datent leurs roches d’origine
- C. sa porosité fausse toutes les mesures isotopiques
- D. il se forme beaucoup trop vite pour être daté
Réponse
B. ses grains hérités datent leurs roches d’origine — Les grains d’un grès viennent de l’érosion d’autres roches : leur horloge date la roche source, pas le dépôt.
Des points non alignés dans un diagramme ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr en fonction de ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr indiquent le plus probablement :
- A. un système ouvert ou des échantillons non cogénétiques
- B. une roche trop jeune pour avoir accumulé du strontium
- C. un rubidium 87 qui ne se désintègre plus du tout
- D. une erreur sur la valeur de la demi-vie du rubidium
Réponse
A. un système ouvert ou des échantillons non cogénétiques — L’alignement exige un même rapport initial et un système clos. Une roche jeune donnerait une droite presque horizontale, pas des points dispersés.
Au moment de la fermeture du système, les points d’une isochrone Rb-Sr sont :
- A. alignés sur une droite qui passe par l’origine
- B. dispersés au hasard, sans alignement
- C. alignés sur une droite horizontale
- D. alignés sur une droite de pente égale à 1
Réponse
C. alignés sur une droite horizontale — À t = 0, tous les minéraux ont le même rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, quelle que soit leur teneur en rubidium : pente nulle. La droite pivote ensuite autour de (0 ; y₀).
Pourquoi la superposition ne permet-elle pas de situer un granite qui affleure sous une série sédimentaire ?
- A. un granite n’a jamais d’âge mesurable
- B. il a pu s’injecter après le dépôt des couches
- C. il est toujours plus ancien que son encaissant
- D. il ne contient aucun minéral à dater
Réponse
B. il a pu s’injecter après le dépôt des couches — Un granite est une intrusion : sa position basse ne dit rien de son âge ; seuls le recoupement, l’auréole ou les galets permettent de conclure.
Le couple Rb-Sr (demi-vie 48,8 Ga) est inadapté à une roche de 20 000 ans car :
- A. le rubidium 87 a déjà totalement disparu
- B. le strontium 86 se désintègre beaucoup trop vite
- C. la roche est forcément restée un système ouvert
- D. trop peu de ⁸⁷Sr radiogénique s’est formé
Réponse
D. trop peu de ⁸⁷Sr radiogénique s’est formé — En 20 000 ans, la fraction de rubidium désintégrée est de l’ordre de 3 × 10⁻⁷ : le fils formé est indétectable. Le ⁸⁶Sr est stable.
Dans un même granite, la biotite donne un âge plus jeune que le zircon. L’explication la plus probable :
- A. la biotite s’est fermée plus tard, plus froide
- B. la datation de la biotite est forcément fausse
- C. la biotite a cristallisé avant le zircon
- D. le zircon a hérité de plomb du magma
Réponse
A. la biotite s’est fermée plus tard, plus froide — Températures de fermeture différentes : vers 900 °C pour le zircon, vers 300 °C pour la biotite. Les deux âges datent deux étapes du refroidissement.
Pour une roche très ancienne, l’approximation t ≈ a ÷ λ appliquée à la pente a d’une isochrone :
- A. sous-estime l’âge de la roche
- B. donne l’âge exact de la roche
- C. surestime l’âge de la roche
- D. donne un âge forcément négatif
Réponse
C. surestime l’âge de la roche — ln(1 + a) est inférieur à a : en remplaçant ln(1 + a) par a, on trouve un âge trop grand, d’autant plus que a est grand.
Une limite d’ère se distingue d’une limite d’étage parce qu’elle :
- A. est toujours datée avec une bien meilleure précision isotopique
- B. revient régulièrement, tous les cent millions d’années
- C. marque un renouvellement majeur des faunes, reconnu partout
- D. correspond toujours à un changement de nature des roches
Réponse
C. marque un renouvellement majeur des faunes, reconnu partout — Les coupures sont hiérarchisées : une limite d’ère correspond à une crise biologique majeure, mondiale (fin du Permien, fin du Crétacé).
Un grain de zircon de 3,2 Ga trouvé dans un grès de 300 Ma montre que :
- A. le grès contient un grain hérité d’une roche très ancienne
- B. la datation du grès à 300 Ma est forcément fausse
- C. le grès s’est déposé il y a 3,2 milliards d’années
- D. le zircon a cristallisé dans le grès lui-même, après le dépôt
Réponse
A. le grès contient un grain hérité d’une roche très ancienne — Principe d’inclusion : un grain détritique est plus ancien que la roche qui le contient ; il date sa roche d’origine.
Pourquoi date-t-on la formation de la Terre à partir de météorites ?
- A. les météorites contiennent davantage d’uranium
- B. la Terre s’est formée après le Système solaire
- C. aucune roche terrestre ne peut être datée
- D. les roches terrestres primitives ont disparu
Réponse
D. les roches terrestres primitives ont disparu — L’activité interne et l’érosion ont détruit ou transformé les premières roches ; les météorites sont des fragments du matériau des planètes, formées en même temps.
En 2 022, l’âge de la base du Cambrien est passé de 541 à 538,8 Ma. Ce changement vient :
- A. d’un nouveau critère fossile pour placer la limite
- B. de datations plus précises de cendres volcaniques
- C. d’une crise biologique découverte juste avant
- D. d’un ralentissement de la désintégration du potassium
Réponse
B. de datations plus précises de cendres volcaniques — La limite garde sa définition paléontologique ; son âge chiffré vient de la radiochronologie des roches magmatiques (cendres, coulées) intercalées près d’elle, précisée au fil des mesures. La vitesse de désintégration, elle, ne change pas.
Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.
Prof de SVT à Marseille · Cours particuliers au lycée · Aide aux devoirs