Datation relative des Ophiolites du Queyras
Introduction
Cet exercice permet d'appréhender les méthodes de la datation relative à travers l'exemple de sédiments métamorphisés qui reposent sur les ophiolites du massif du Queyras. Les sédiments peu épais se situant directement sur les ophiolites, ce sont les ophiolites qui sont datées. En fin d'exercice une comparaison avec les datatations isotopiques correspondantes permet de mettre en perspective les différentes méthodes utilisées pour explorer le temps en géologie. Une comparaison avec les méthodes de conception de l'échelle des temps géologiques s'envisage facilement.
Ces métaradiolarites sont situées dans les schistes lustrés piémontais à métamorphisme HP/BP. Elles ont livré des radiolaires dans un état de conservation exceptionnel. Conservés dans la rhodocrosite (MnCO3) qui reste inerte pendant le le métamorphisme, les radiolaires ont échappé à la schistosité de flux qui affecte régionalement le protolithe que sont les radiolarites.
Stratigraphie locale et emplacement régional de la coupe étudiée.
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A gauche, coupe de la base de la série postophiolitique (en position inverse). Les métaradiolarites fossilifères sont repérées par une étoile et sont surmontées par des "quot;calcaires et schistes" jusqu'en A1. Ces roches sont d'anciens sédiments océaniques métamorphisés qui reposent sur les serpentinites et brèches (ophicalcites) assimilables au manteau. A droite la localisation de la coupe étudiée. B, Belledone; P, Pelvoux; A, Argentera; GP, Grand Paradis; DM, Dora Maira. (D'après une publication de P.de Wewer, C.R Acad. Sc. Paris t. 292 (2 février 1981)) |
Les fossiles utilisés pour la datation sont des radiolaires (voir ci_dessous).
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Les radiolaires (ou Radiolaria) font partie du zooplancton ou plancton animal.
Ces animaux dont la taille est comprise entre 1 mm et 1 cm sont des protistes, c’est-à-dire formés d'une seule cellule. Plus précisément il s'agit de protozoaires qui sont des protistes à affinités animales. Ils possèdent un squelette siliceux autour duquel rayonnent de fins pseudopodes.
Mirifusus dianae minor x150 D'après une publication de P.de Wewer, C.R Acad. Sc. Paris t. 292 (2 février 1981) |
Découvrir la Stratigraphie
L'intérêt de cette première partie de l'activité est d'étudier la stratigraphie en utilisant le log fourni en introduction et de rappeler quelques grands principes de la datation relative. La série étudiée est inverse : les serpentinites et brèches assimilées au manteau reposent sur une série sédimentaire déposée en milieu océanique (dont les radiolarites) et métamorphisée dans un second temps lors de la collision alpine.
L'observation des sédiments qui reposent directement sur le manteau conduit à relativiser la notion de série ophiolitique décrite classiquement : ici les gabbros et les basaltes sont absents. Pour en savoir plus sur les modèles ophiolitiques HOT et LOT, consulter cette page très pédagogique de Christian Nicollet.
Les deux documents ci-dessous sont utilisés pour faire réfléchir les élèves sur la notion de série ophiolitique et sur les conséquences stratigraphiques possibles de la déformation en régime compressif.
Le fichier d'activité pour les élèves est téléchargeable plus bas dans cette page.
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Un pli couché peut inverser la stratigraphie.(Archive Arte-TV) |
| Reconstitution de l'océan alpin.
1. lherzolite serpentinisée (manteau) 2. gabbros 3. brèche (talus de débris) 4. volcans à laves en coussins. Cet ensemble est recouvert de sédiments marins plus ou moins épais.
Source : Y. Lagabrielle. Les coupes 1,2,3,4 montre les différents cortèges ophiolites possibles dans un modéle de type LOT. |
La déformation plastique en régime compressif : plusieurs type de plis. |
Dater stratigraphiquement la couverture des ophiolites
- Principe et objectifs de l'activité
A partir d'une base de données d'images d'environ cinquante radiolaires du mésozoique, les élèves determinent les 14 espèces de radiolaires de l'échantillon de métaradiolarite étudié. Associé a un extrait de catalogue utilisé dans les laboratoires de paléontologie, une extension temporelle peut être associée a chacune des 14 espèces. Ces informations reportées dans un tableau préconstruit, la démarche de datation stratigraphique s'énonce clairement pour les élèves.
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Les élèves colorent l'extension temporelle de chaque radiolaire (en gris ici) retrouvé dans la roche étudiée, la zone ou tous coexistent (colorée en rouge) correspond à l'âge relatif de l'échantillon étudié. |
- Fichiers d'activités :
Refléchir sur relations entre la datation relative et la datation absolue
Le document ci-dessous montre un extrait des différentes échelles stratigraphique utilisées depuis 1837.
En 1995, les ophiolites du Queyras sont datées deux fois grâce à la géochimie isotopique. La fourchette de datation s'étale entre -162 et -185 Ma comme indiqué sur l'extrait d'échelle géologique ci-dessous.
Entre 1981 et 1995 la datation stratigraphique fournissait un âge Kimméridjien inférieur. Depuis 1995 après révision et amélioration, la datation fournit un âge Oxfordien moy.-sup. Les rectangles oranges placés sur les différentes échelles en tiennent compte.
Nous sommes ici face aux incertitudes des datations isotopiques qui placent les métaradiolarites dans un espace temporel bien plus important que celui donné par les fossiles et pas toujours en correspondance précise.
Le document suivant peut être construit et utilisé comme point de départ d'une réflexion avec les élèves sur l'imperfection et la difficulté d'établir une échelle stratigraphique: elle change au cours du temps en fonction du perfectionnement des méthodes et nécessite un recalibrage régulier.
Les unités fondamentales de l'échelle sont les étages définis selon des critères paléontologiques, lithologiques ou structuraux. Ils correspondent à un intervalle de temps, une durée située sur l'échelle relative du temps. Les corrélations avec la datation isotopique sont l'objet d'un ajustement permanent.
Sur l'ensemble de l'échelle stratigraphique, les limites des étages et des périodes varient avec l'avancée des connaissances: Les barreaux de l'échelle se déplacent. Avec l'amélioration des méthodes de datation isotopique, c'est l'échelle toute entière qui se déplace par rapport aux graduations latérales des âges numériques.
Les traits gras en rouge sur le document ci-dessous marquent ces changements de limites depuis 1937 jusqu'a nos jours.
