Datation absolue : Icartien U/Pb

I / La datation absolue

2- La méthode des concordia pour le couple U/Pb.

Activité 1. Repérer les plus anciennes roches de France

Repérer les plus anciennes roches de France.- A l’aide de la légende de la carte de France, repérer et dater les plus anciennes roches de France.- De quel type de roches s’agit-il ?- Comment les a-t-on datés ? (Voir le lien sur la carte de l’activité en ligne). Exposer le principe de cette méthode de datation en précisant le type d'information supplémentaire apporté.

L'orthogneiss icartien de Pors-RadenCe gneiss oeillé, contenant des inclusions de feldspath (zones plus claires que la matrice), est issu d'un protolithe granitique, ayant subit d'intenses déformations et métamorphoses : c'est donc un orthogneiss. Il fait partie d'un ensemble dit icartien que l'on retrouve également dans l'anse de Port Béni à Pleubian et dans la baie d'Icart à Guernesey, à l'origine du qualificatif. Cet ensemble s'est formé il y a plus de 2 milliards d'années (2 Ga), presque la moitié de l'age de la Terre estimé à 4,57 milliards d'années.

Comment connait-on son age?

La datation des gneiss Les datations géologiques peuvent se faire de deux façons, la datation relative qui positionne différentes couches entre elles pour reconstruire la succession des évênements géologiques ou la datation absolue qui détermine l'âge d'un matériau en se basant sur ses propres propriétés physiques ou chimiques. Parmi les méthodes de datation absolue, la radiométrie, basée sur les processus de radioactivité, est la plus utilisée. En fonction des types de roches et de leur âge présumé, plusieurs types d'analyse sont possibles utilisant différents atomes : uranium/plomb (U/Pb), samarium/néodymium (Sm/Nd), potassium/argon (K/Ar), rubidium/strontium (Rb/Sr), uranium/thorium (U/Th) ou carbone 14 (réservée aux résidus d'organismes vivants). A Pors-Raden, une datation U/Pb appliquée à des petits fragments de zircon inclus dans la roche a permis d'estimer l'âge du gneiss à 2031 millions d'années avec une incertitude de +36/-28 M. (voir le graphique obtenu dans une autre partie) Pour déterminer l'age de roches aussi anciennes, il est en effet courant d'utiliser le zircon, un minéral aux propriétés exceptionnelles. Il s'agit d'un silicate de zirconium naturel ZrSiO4, qui reste stable dans des conditions de très hautes températures et pressions : il peut donc traverser de très longues périodes géologiques en restant inaltéré, jouant ainsi un rôle de témoin. Les zircons sont les plus vieux cristaux connus (4,4 milliards d'années, région des Jack Hills en Australie). Comme l'uranium peut se substituer au zirconium et donc être présent à l'état de traces dans la roche, le zircon est un candidat idéal pour des datations radiométriques utilisant de l'uranium radioactif.

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La datation U/Pb La méthode repose sur l'utilisaiotn de deux couples radioactifs, le 238U se désintègre en 206Pb, et le 235U en 207Pb. Le zircon est ce que l'on appelle un système riche, c'est-à-dire qu'au-dessus de la température de fermeture du système, son réseau cristallin étant incompatible avec l'isotope fils (radiogénique), celui-ci diffuse hors du zircon. Autrement dit 206Pb(t=0) = 207Pb(t=0) = 0, il n'accumule du plomb qu'en dessous de sa température de clôture. Or la température de fermeture du zircon pour le couple U-Pb est élevée et de l'ordre de 900°C. Ce qui signifie que l'âge obtenu par la méthode U-Pb est l'âge de passage sous l'isotherme 900°C, ce qui correspond, pour une roche de composition granitique, à son âge de cristallisation. Ce couple d'équations est un système paramétrique qui permet de tracer la courbe d'évolution des rapports Pb/U en fonction du temps pour un système fermé (pas de fuite de plomb) sans plomb initial : c'est la courbe Concordia.

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La datation U/PbMais, au cours de l'histoire géologique de la roche, il peut se produire des phénomènes de réouverture partielle du zircon à l'origine de perte de plomb. Ce sont par exemple des épisodes de métamorphisme. Les différents zircons perdent plus ou moins de plomb mais restent alignés sur une droite (la Discordia) qui relie, lors de la perte de plomb, le point indiquant la position du système avant ouverture (sur la Concordia) et le point (0,0) qui correspondrait à une perte totale de plomb.