Géochronométrie

La géochronométrie est une branche de la stratigraphie qui vise à mesurer quantitativement les temps géologiques . Elle est considérée comme une branche de la géochronologie .

La mesure du temps géologique est un problème de longue date de la géologie . Lorsque la géologie en était à ses débuts, un problème majeur pour les stratigraphes était de trouver une méthode fiable pour la mesure du temps . Au XVIIIe siècle, et pendant la majeure partie du XIXe siècle, les idées sur le temps géologique étaient en effet si controversées que les estimations de l' âge de la Terre englobaient toute la gamme d'environ 6000 ans à 300 millions d'années. L'estimation la plus longue est venue de Charles Darwin , qui était probablement plus proche de la vérité parce qu'il avait clairement à l'esprit que l' évolution de la vie devait avoir nécessité beaucoup de temps pour se produire. L'estimation actuelle de l'âge de la Terre est d'environ 4500 millions d'années. La solution du problème de datation n'est arrivée qu'avec la découverte que certains éléments naturels subissent une désintégration continue. Cela a conduit aux premières datations radiométriques par Boltwood et Strutt. Aujourd'hui, la détermination de l'âge de la Terre n'est plus le but premier de la géochronométrie, et la plupart des efforts visent plutôt à obtenir des datations radiométriques de plus en plus précises. Parallèlement, d'autres méthodes de mesure du temps ont été développées, de sorte que la quantification du temps géologique peut désormais être entreprise avec une variété d'approches.

Toutes les méthodes basées sur la décroissance radioactive appartiennent à cette catégorie. Le principe à la base de la datation radiométrique est que les isotopes naturels instables , appelés « isotopes parents », se désintègrent en un isotope stable, appelé « isotope fils ».

Sous l’hypothèse que :

(1) la quantité initiale d'isotopes parents et filles peut être estimée, et

(2) après la formation du matériau géologique, les isotopes parents et filles ne se sont pas échappés du système, l'âge du matériau peut être obtenu à partir de la mesure des concentrations isotopiques, grâce aux lois de la désintégration radioactive. Les méthodes de ce type sont généralement identifiées par les noms des éléments parents/filles. Les méthodes radiométriques de cette catégorie sont :

• U/Pb
• U/J
• K-Ar (et Ar-Ar )
• Rb/Sr
• Petit/Nd
• Ré/O
• Lu/Hf

Chacune de ces méthodes donne de meilleurs résultats dans des intervalles de temps différents et présente des limites différentes. Cependant, la datation uranium-plomb sur zircon et la datation argon-argon sur sanidine et hornblende sont les deux méthodes qui donnent aujourd'hui les meilleurs résultats

D'autres méthodes de datation radiométrique sont également disponibles, qui reposent sur des principes légèrement ou largement différents, mais qui s'appuient toujours sur le phénomène de désintégration radioactive . Ces méthodes radiométriques alternatives sont les suivantes :

• 14C, ou radiocarbone
• Datation par traces de fission
• Datation par luminescence optique et par thermoluminescence
• Datation par exposition aux rayons cosmiques

Ces méthodes, en particulier le radiocarbone , sont particulièrement fiables pour les échantillons récents, mais sont beaucoup moins précises pour les temps géologiques profonds. Plus précisément, le radiocarbone devient déjà peu fiable pour les échantillons > 50 000 ans.

Ces méthodes sont basées sur la construction de chronologies incrémentales à partir d'un âge connu, qui correspond généralement au présent. Lorsqu'une chronologie n'est pas liée à un âge connu, on parle de chronologie flottante . Les méthodes de datation incrémentale comprennent :

• Dendrochronologie
• Lichénométrie
• Sclérochronologie dans les coquilles de mollusques ou les squelettes de coraux
• Chronologie des varves (par exemple dans les sédiments lacustres ou les carottes de glace )
• Comptage des laminas dans les spéléothèmes
• Cyclostratigraphie basée sur les cycles de Milankovitch

L'une des principales réalisations de la géochronométrie est la documentation du temps géologique , tel que représenté par des échelles de temps géologiques. Une échelle de temps géologique est un schéma qui intègre les subdivisions géochronologiques du temps géologique ainsi que leurs âges et durées absolus. La dernière version de l'échelle de temps géologique a été publiée en 2004, et comprend une comparaison des échelles de temps actuelles et passées. Les efforts les plus importants de la géochronométrie visent aujourd'hui à retrouver des âges précis des événements majeurs de l'histoire de la Terre et des limites entre les stades et les âges .