TD Gosciences

Bases de chronologie

Ivan BOUR

Laboratoire de gologie de Lyon

Universit Claude Bernard Lyon 1
Bases de chronologie

La CHRONOLOGIE 2 types dchelles des temps

Datation relative = permet de situer dans le temps les

vnements gologiques, les uns par rapport aux autres

Principes de base de la stratigraphie - Ptrologie

- Sdimentologie
- Stratigraphie
- Palontologie

Datation absolue = permet destimer lge et la dure des

vnements gologiques, et de situer dans le temps lchelle
relative des temps gologiques

Dcroissance radioactive dlments chimiques :

relation entre rapports isotopiques et dure coule
depuis la fermeture du systme contenant ces
isotopes
- Mesures radiochronologiques :
Ncessitent un matriel particulier
Impossible mettre en place sur le terrain
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lchelle de la Coupe (= affleurement)

Palontologie
Stratigraphie
Ptrologie/
sdimentologie

Calcaires de plage
Planula

Oxfordien Sup.
q
Baisse du N.M.

Bimammatum

Marnes (>50m)
Mont Rivel, Jura
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lchelle de la rgion par corrlations

Cochet et al. (1994)

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chelle globale

Echelle des Temps Gologiques

Internationale,
Comprenant la charte eustatique et
le palomagntisme
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A l chelle de la coupe
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Chronologie relative lchelle de la coupe gologique :

Principes de chronologie relative en stratigraphie :

- principe de continuit = une mme couche sdimentaire
(dfinie par un mur et toit) a le mme ge sur toute son tendue
Repres stratigraphiques

- principe de superposition = une couche sdimentaire est plus

ancienne que celle qui la recouvre
- principe de recoupement = tout objet ou vnement gologique
(faille, filon) est postrieur celui quil recoupe
- principe dinclusion = tout objet inclus dans un autre lui est
postrieur

Lacune = absence dinformation correspondant un intervalle de temps

donn dans une succession dvnements gologiques

Soit parce que les roches ont disparu par rosion, soit parce que la
sdimentation sest momentanment interrompue
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Sur le terrain
Principe de continuit
4 grands principes :

Niveau stratigraphique
niveau temporel
un instant t de
lhistoire gologique
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Sur le terrain
Principe de superposition
4 grands principes :

+ jeune

Instant t

+ vieux
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Sur le terrain
Principe de recoupement
4 grands principes :

Diaclase
(= faille)
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Sur le terrain
Principe dinclusion
4 grands principes :
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Sur le terrain
Notion de lacune sdimentaire
Intervalle de temps manquant dans lenchainement sdimentaire
- soit par absence de sdimentation
- soit par rosion

Exemple

Erosion

Pas ou peu de dpts

Dpts dans le lac

Pas ou peu de dpts

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Contacts irrguliers (discordances) entre deux couches

- Discordance drosion

- Discordance angulaire
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Exercice n1: Retrouver

- lordre chronologique des vnements
- La nature des contacts e et f
- Le type de faille de h
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Exercice n1: correction

- lordre chronologique des vnements: B, X, Q, Y, K, D, G, N, e, A, R, h, f, M, L.
- La nature des contacts e et f e = lacune par rosion; f = discordance angulaire
- Le type de faille de h h = faille normale
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A lchelle de la rgion
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Chronologie relative lchelle rgionale :

Les corrlations entre plusieurs coupes gologiques permettent de

connecter latralement et lchelle rgionale les formations gologiques

Corrlations lithostratigraphiques = bases sur le contenu lithologique

des couches.
Corrlations biostratigraphiques = bases sur le contenu palontologique
des couches.

Biozone = domaine dexistence dun taxon correspondant un

intervalle de temps

Echelles biostratigraphiques = successions de biozones que lon

rencontre systmatiquement dans le mme ordre, bases sur diffrents
groupes de fossiles (trilobites, ammonites, foraminifres)
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Question 1 : Commentez la rpartition verticale des espces sur la coupe

d'Angles (document 3). Que peut-on en conclure quant lvolution de ces
Exercice n2: diffrentes familles d'ammonites ?

Question 2 : Quelles sont les familles d'ammonites utilises dans la

construction de l'chelle biostratigraphique du Valanginien-Hautrivien basal et
pourquoi (document 3) ?

Angles

Carajuan
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Exercice n2: correction Questions 1 et 2

Coupe dAngles

1) et 2) Rpartition verticale des espces non homogne pour les familles Neocomitidae
et Olcostephanidae (+ gd nb despces), ce qui veut dire quelles ont un fort taux
dvolution (dure de vie de ces espces limite), elles constituent un matriel de choix
pour ltablissement dune zonation prcise
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Exercice n2: Questions 3

Coupe dAngles

Comparez le dcoupage biostratigraphique et la succession des espces-indices (= taxons marqueurs de

biozones) qui sont utilises dans la construction de cette chelle (document 3).
Comment les units biostratigraphiques sont-elles dfinies ?
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Exercice n2: correction Questions 3

3) Toutes les units biostratigraphiques sont dfinies ici leur base par lapparition de
lespce-indice (= taxon marqueur), elles se terminent par lapparition de lespce-
indice de lunit suivante (zones dintervalle). Lespce-indice sert nommer lunit
biostratigraphique (zone (ou unit) Verrucosum ou zone (ou unit) Saynoceras
verrucosum.
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Exercice n2: Question 4 et 5

Coupe dAngles

Coupe de Carajuan
Comparez le contenu faunique des coupes d'Angles
(document 3) et de Carajuan (document 4). Que
remarquez-vous ? Proposez une explication.

Comparez la succession verticale des espces de ces

deux coupes et retrouver sur la coupe de Carajuan
l'chelle biostratigraphique tablie Angles (documents
3 et 4). Que remarquez-vous ?
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Exercice n2: correction Question 4

4) Certaines espces ne
sont pas reprsentes
Carajuan (Bochianitidae,
Phylloceratidae et
Lytoceratidae).
Coupe de Carajuan

Des prfrences
cologiques peuvent
expliquer cette
absence. Elles ont t
rcoltes uniquement
dans le domaine du
bassin vocontien
(Angles), plus profond
que celui de plate-forme
carbonate (Carajuan).
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Exercice n2: correction Question 4

absents

Coupe dAngles

Prfrences cologiques diffrentes

(milieux plus profonds ou distaux)

Coupe de Carajuan
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Exercice n2: correction Question 5

5) La succession verticale
des espces est
Radiatus diffrente Carajuan. En
Callidiscus traant les limites
des horizons par rapport
Subheterocostata
la rpartition
stratigraphique des
Peregrinus espces-indices, on
constate que lchelle
biostratigraphique nest
Pronecostatum
pas conforme la
zonation standard du
Valanginien-Hauterivien
Verrucosum basal tablie Angles.
Il manque ici la zone
Nicklesi et la zone
Furcillata.
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Exercice n2:

Questions 6
Quelle est la signification de la surface durcie perfore et du niveau ferrugineux ? Que
pouvez vous en conclure propos du rythme de la sdimentation sur la plate-forme

Coupe de Carajuan
provenale ? (document 4).

Exercice n2: correction

Questions 6

6) Labsence des zones Nicklesi et Furcillata permet de mettre en vidence

une lacune sdimentaire relativement importante sur la coupe de Carajuan.

La surface durcie et perfore fait penser une mersion, dans un intervalle de

temps quivalent ces 2 zones ammonites.
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Exercice n2: correction Questions 6

Discontinuit sdimentaire
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Exercice n2: correction Questions 6

Dans la coupe dAngles, les zones Callidiscus et Subheterocostata
constituent la limite Valanginien-Hauterivien. Elles ne coexistent pas.

Pas de cohabitation
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Exercice n2: correction Questions 6

Dans la coupe de Carajuan, ces deux zones coexistent par le biais dun niveau
ferrugineux peut tre interprt comme une niveau condens.

Sur une trs faible paisseur (~10cm), les dpts se sont accumuls pendant une
longue dure qui correspond une partie du toit de la zone Callidiscus et une
partie de la base de la zone Subheterocostata.

Niveau de condensation
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Exercice n2: correction Questions 6

paisseur daccumulation diffrente pour un mme
Intervalle de temps => taux de sdimentation diffrente

Niveaux de
condensation
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Exercice n2: correction Questions 6

Le rythme de sdimentation est donc trs variable sur la plate-forme provenale.

Lenregistrement est perturb et incomplet, soit par des lacunes sdimentaires, soit
par des niveaux condenss.
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A lchelle globale
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Chronologie lchelle globale :

Etage dfinis par stratotype

Srie/poque dfinie par

plusieurs tages
Systme/priode dfini par
plusieurs sries/poques

Erathme ou re dfini par

plusieurs systmes/priodes

Echelle des temps gologiques

= chelle de chronologie relative
(chronostratigraphie) divise en
tages + chelle de chronologie
absolue (gochronologie) divise
en millions dannes
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Exercice n3: correction Question 1

Que reprsentent les bandes noires et blanches corrles aux noms d'tages sur le document 5 ?

Inversions du champ magntique

Axe du champ gomagntique ~ align avec l'axe de rotation de la Terre

Phase dinversion de polarit durant les temps gologiques les ples N et S
changent leur position
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Exercice n3: correction Question 1

Conditions actuelles
N dtes de
polarit normale
S (bandes noires)

Inversions du champ magntique

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Exercice n3: correction Question 1

Conditions de
polarit inverse
(bandes blanches)

Inversions du champ magntique

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Exercice n3: correction Question 1

Des inversions magntiques remontant jusqu'au

Palozoque ont t documentes (en moyenne une
tous les 700 000 ans environ; l'intervalle entre deux
inversions n'tant pas constant).
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Exercice n3: correction Question 1

Enregistrement des inversions du champ magntique

Minraux ferro-magnsiens Pillow lavas

Connaissances des inversions tires de certains types de roches dans lesquelles la

direction du champ magntique est fige (minraux ferromagnsiens).

Refroidissement des roches magmatiques acquisition dune aimantation parallle aux

lignes du champ magntique ambiant.
Si refroidissement enregistrement dun instantan de l'tat du champ magntique.
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Exercice n3: correction Question 2

Comment ont t dates les limites d'tages ?

Datation par radiochronologie

-> ncessit de trouver des affleurements exceptionnels

Coules de laves ou cendres volcaniques interstratifie

dans des sdiment contenant des fossiles stratigraphiques

Exemple : on sait que le Toarcien commence 189,6 4,0 Ma

volcanisme sous-marin interstratifi dat radiochronologiquement
189,6 Ma dans les sdiments de la limite Pliensbachien/Toarcien
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Exercice n3: correction Question 3

A partir de ce que vous avez vu sur la chronologie relative Observations lithologiques
l'chelle de la et
coupe et l'chelle
palontologiques
rgionale, proposez une explication synthtique sur la dmarche des gologues pour
l'chelle de la
construire
cette chelle globale.
coupe (stratigraphie) :
corrlations l'chelle de la
rgion, du continent, , puis
l'chelle globale,
Dtermination dune unique
succession d'vnements
(= chronologie relative).
Datations radiochronologiques de
certains de ces vnements
(ruptions volcaniques par
exemple) (= chronologie absolue),
=> calibration par des ges
numriques en Ma.
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Exercice n3: correction Question 3

A partir de ce que vous avez vu sur la chronologie relative Observations lithologiques
l'chelle de la et
coupe et l'chelle
palontologiques
rgionale, proposez une explication synthtique sur la dmarche des gologues pour
l'chelle de la
construire
cette chelle globale.
coupe (stratigraphie) :
corrlations l'chelle de la
rgion, du continent, , puis
l'chelle globale,
Dtermination dune unique
succession d'vnements
(= chronologie relative).
Datations radiochronologiques de
certains de ces vnements
(ruptions volcaniques par
exemple) (= chronologie absolue),
=> calibration par des ges
numriques en Ma.

Intgration des chelles absolues et relatives pour former lchelle

des temps gologiques