Enseignement –

La datation par concordia-discordia

Tristan FERROIR — Sat, 25 Jul 2020 08:43:46 +0000

La datation par concordia-discordia est une technique assez utilisée en géoscience car elle permet de dater d’une part la mise en lace d’une roche magmatique mais aussi la réouverture du système isotopique, c’est à dire une modification des conditions à laquelle est soumise cette roche magmatique. La réouverture se faisant la plupart du temps par une augmentation de température, on date alors un événement métamorphique.

L’utilisation de base est simple puisqu’elle ne nécessite pas de calcul mais seulement une lecture graphique et sa compréhension.

Présentation des couples isotopiques

La datation des événements en concordia-discordia se fait grâce à la désintégration des isotopes de l’uranium en plomb.

En effet, l’Uranium 238 se désintègre en Plomb 206 avec une constante de désintégration qu’on appellera λ₂₃₈

et l’Uranium 235 se désintègre en Plomb 207 : avec une constante de désintégration qu’on appellera λ₂₃₅

Ainsi, on peut obtenir les équations des isochrones suivantes en normalisant par 204Pb qui est un isotope stable. Cette équation d’isochrone est en tout point équivalente à celle de l’équation classique du couple Rb/Sr pour l’instant.

Il se trouve que le système est un peu plus simple que cela car, il s’agit d’un système dit “riche”, c’est à dire qu’il n’y a pas de Plomb au départ dans le système. Les équations reviennent donc aux suivantes puisque (²⁰⁶Pb)₀ et (²⁰⁷Pb)₀ valent 0.

Mise en place de la concordia

A partir des équations précédentes, on peut revenir à un système encore plus simple :

Maintenant, ce que nous pouvons faire, c’est pour chaque âge, calculer de façon théorique la valeur du rapport Pb/U pour chaque couple, disons, tout les 100Ma. On obtient alors pour chaque couple isotopique, une valeur, qu’on reporte dans un graphique avec pour abscisse la valeur de 207Pb/235U et pour ordonnée, la valeur de 206Pb/238U. Cette courbe est ce qu’on appelle la concordia : les âges donnés par les deux couples sont concordants.

Ainsi, plus une roche (ses minéraux) vieillit (vieillissent), plus elle se déplace sur la concordia ; c’est ce qu’on voit sur le schéma ci dessous où la roche se déplace jusqu’à avoir 500Ma

Mise en place d’une discordia

Supposons maintenant qu’un événement géologique réouvre le système, souvent du métamorphisme et conduisent à une perte de plomb. On a alors deux cas extrême :

tout le plomb est perdu et l’un des minéral de la roche retourne à (0;0) puisqu’il a tout perdu
aucun plomb n’est perdu et à ce moment là, le minéral reste sur la concordia

En réalité, selon les minéraux, plus ou moins de plomb sont perdus donc les minéraux vont se retrouver sur une droite comprise entre (0;0) et l’endroit ou la roche était arrivée sur la concordia. Il s’agit d’une droite car comme la nature ne fractionne pas les isotopes, les deux isotopes du Pb sont perdus en proportion équivalente au ratio de départ,

On a donc une droite matérialisée par l’ensemble des minéraux qui ont perdu du plomb : c’est la discordia comme présenté ci-dessous. Cette droite s’appelle la discordia car si on datait le minéral avec chacun des couples isotopiques, on trouverait des âges différents donc discordants.

Utilisation de la discordia

Une fois cet événement passé, la désintégration de l’uranium en plomb se poursuit et les minéraux évoluent alors hors de la concordia mais restent alignés sur une discordia. La discordia va donc avoir deux intercepts avec la concordia :

l’intercept supérieur qui correspondrait à un minéral n’ayant perdu aucun isotope, cet intercept donne l’âge de la roche
l’intercept inférieur qui correspondrait à un minéral qui aurait perdu tout son plomb, il se serait alors retrouvé au début de la concordia et aurait alors évolué dessus à nouveau, cet intercept correspond donc à l’âge de réouverture du système donc du métamorphisme

Conclusion

Le principe de la concordia-discordia se fonde sur l’utilisation de deux couples U-Pb et permet de dater la cristallisation d’une roche magmatique mais aussi la réouverture du système isotopique par exemple par du métamorphisme.

La comète Ison

Tristan FERROIR — Sat, 30 Nov 2013 10:48:09 +0000

La comète Ison découverte en 2012 par deux astronomes amateurs est passée toute proche du Soleil mais les images de la NASA laisse penser qu’elle pourrait avoir survécu à son passage alors qu’encore hier, on ne le pensait pas. En fait, seul une partie du noyau de la comète serait encore intact. Espérons qu’il sera possible de prendre des clichés par la suite qui permettrait de connaître un peu mieux la chimie des noyaux cométaires.

Cette vidéo prise par SoHo permet de voir la trajectoire de la comète.

Un bon moment pour revoir un peu ce que sont les comètes grâce au dossier que j’avais publié ici.

Geosciences 3D – Un projet d’animations et de logiciels de Sciences de la Terre

Tristan FERROIR — Fri, 05 Jul 2013 09:25:38 +0000

J’ai fait partie d’un partie d’un petit groupe qui a commencé à monter sous la direction de Nicolas Coltice et la réalisation de Frédéric Urien et Tom Rivière (Université de Lyon) des vidéos explicatives et des logiciels utilisables en classe. Je n’ai participé qu’à deux d’entre eux mais la collection de ce groupe s’étoffe très rapidement. Les utilisations sont multiples et peuvent être faits à différents niveaux d’enseignements. Ce projet s’appelle Geosciences 3D.

Mouvements d’une plaque rigide sur la surface de la terre
Cette vidéo présente le théorème d’Euler qui est au centre de la théorie de la tectonique des plaques. En effet, le théorème d’Euler permet de décrire la vitesse en tout point d’une plaque rigide en mouvement sur une sphère.
La 3D permet ici d’illustrer de manière efficace, contrairement à des projections 2D, ce théorème de géométrie sphérique qui a joué un rôle crucial dans l’établissement d’une théorie fondamentale les géosciences modernes.
Tectonique des plaques
Cette vidéo représente le mouvement relatif de 3 plaques à la surface d’une sphère. L’usage de la 3D présente comment le mouvement d’une plaque rigide correspond à une rotation en bloc. Les failles transformantes se situent sur des lieux géométriques liés à cette rotation. Sur une sphère, la vitesse varie à l’intérieur des plaques rigides sans que celles-ci ne se déforment. Ainsi, cet exemple simple montre les principales caractéristiques de la théorie de la tectonique des plaques.
Les ondes sismiques
Cette application 3D interactive permet de visualiser le déplacement du sol lors du passage des ondes sismiques de volume P et S (horizontale et verticale), et des ondes de surface Rayleigh et Love.
Le déplacement est modélisé sur un bloc 3D que l’on peut positionner à une distance choisie d’un séisme proche de la surface. L’enregistrement du déplacement par un sismomètre virtuel permet de mettre en évidence les différences de vitesse entre ces ondes sismiques.
Mécanismes au foyer
Cette application permet de relier la propagation des ondes sismiques après un séisme et l’enregistrement sismologique au mouvement de la faille active. L’utilisateur peut placer des sismomètres comme il le souhaite sur le terrain et observer le premier mouvement des ondes P après déclenchement du séisme. Il peut également orienter la faille et changer son sens (dextre ou senestre)
De l’atome à la roche
Cette vidéo montre comment est composée une roche, dans ce cas une péridotite qui est la roche caractéristique du manteau supérieur. Il s’agit ici de montrer la structure 3D d’une roche à différentes échelles : celle de l’atome, celle du minéral et celle de la roche.
La 3D permet ici de présenter clairement l’arrangement des atomes formant un cristal et la structure de minéraux importants du manteau: l’olivine et les pyroxènes.
Propagation des ondes sismiques
Lorsqu’un séisme se produit, des ondes se propagent à l’intérieur et le long de la surface de la Terre. Les sismomètres enregistrent un peu partout sur le globe ces signaux complexes et variés. Cette application permet de visualiser la différence de propagation et d’enregistrement entre les ondes de volume (ondes P et ondes S) et les ondes de surface (ondes de Rayleigh et ondes de Love), dans un cas très simplifié : une Terre homogène, qui n’aurait donc pas de noyau. Seules les ondes directes sont montrées.
Placer votre séisme, placez vos sismomètres, et suivez la propagation et l’enregistrement des ondes. Ce qu’est un hodochrone n’aura plus de secret.
Mouvements des plaques tectoniques
Cette application 3D interactive permet positionner à la surface d’une sphère des plaques tectoniques simplifiées de différentes tailles, et de choisir le pôle d’Euler et la vitesse angulaire permettant de décrire leur mouvement. Les vitesses en surfaces varient en fonction de la position du pôle et de l’intensité de la rotation. La cinématique de surface produite décrit une tectonique des plaques virtuelle et peut être ensuite projetée sur une carte.
Déformation cassante des roches
Cette vidéo présente le mécanisme de la déformation cassante. La déformation est observée à l’échelle atomique, celle du minéral et celle de la roche.
L’objectif est ici de montrer comment s’opère le mécanisme de déformation, qui génère les failles et les tremblements de Terre. Dans le cas présenté d’une contrainte uniaxiale, la géométrie de la faille et d’une fracture est présentée.
Déformation ductile des roches
Cette vidéo présente un mécanisme de déformation ductile, ici par diffusion des lacunes dans les cristaux.
Il existe d’autres mécanismes de déformation ductile (dislocation par exemple), mais les principes restent proches : la déformation ductile produit des zones de cisaillement avec une déformation continue, contrairement aux failles. Le mécanisme est présenté à l’échelle atomique, du minéral et de la roche.
La dérive des continents
Cette application 3D interactive permet de se mettre dans la peau d’Alfred Wegener, qui a proposé la dérive des continents en 1912. Il s’agit ici de reconstituer la position des continents lorsqu’ils formaient la Pangée il y a plus de 200 Ma, en utilisant les données topographiques, paléoclimatiques, géologiques et paléontologiques.
Grâce à la 3D temps réel, il est très facile de manipuler les continents et de les positionner sur le globe pour reformer la Pangée.

Fascicule de révision pour le bac Sciences (1ère ES et L) – Partie SVT

Tristan FERROIR — Thu, 30 May 2013 15:37:29 +0000

J’ai réalisé un fascicule de révisions pour mes élèves de 1èreES et de 1èreL pour les aider dans leurs révisions. Il contient l’essentiel du cours pour les trois thèmes (Vision, Nourrir l’humanité et Masculin-Féminin) ainsi que des commentaires argumentés ou des exercices de type Partie 3. Deux des corrections sont tirées directement des sujets 0, les autres sont des corrections que j’ai réalisées à partir des sujets du bac de 2012.

J’y ai ajouté aussi quelques articles de journaux et/ou des vidéos ou audio intéressant permettant d’élargir sa culture personnelle.

Le fascicule est disponible sur la page pour les 1èreES-L ou bien directement ici

Histoire geologique de la Téthys, de la Mesogée et de la Méditerranée

Tristan FERROIR — Mon, 20 May 2013 17:00:57 +0000

Voici un petit montage des différentes étapes ayant conduit à l’évolution de la Téthys, l’ouverture puis la mise en place de la Mésogée et enfin la formation de la Méditerranée telle que connue actuellement.

Cette histoire est très complexe et met en jeu de nombreuses subductions ainsi que des retraits de panneaux plongeants conduisant à des extensions en arrière des différentes zones de subduction. De même la notion de plaques tectoniques est parfois assez floue.

Cette animation donne les grandes étapes ainsi qu’une reconstitution de la paléogéographie de l’époque. Étant donné que les représentations sont schématiques, il y a des imprécisions parfois dans la localisation des phénomènes de même que dans les dates. Cependant, cela donne une idée globale de ce qui s’y passe.

Si vous repérez des erreurs, n’hésitez pas à m’en faire part!

Planche de reconnaissance des minéraux au microscope

Tristan FERROIR — Wed, 01 May 2013 07:41:22 +0000

Il y a quelques temps, j’avais réalisé cette clé dichotomique permettant de reconnaître « facilement » les minéraux au microscope et qui s’était perdu dans les méandres du site. Celle-ci fonctionne essentiellement pour les minéraux les plus importants mais il n’y a pas de photographies.

J’essayerai de faire une version 2 avec des photos.

La version PDF est disponible aussi pour l’impression.

TPs et cours de 2nde sur l’ensemble des thèmes en ligne

Tristan FERROIR — Fri, 19 Apr 2013 16:24:20 +0000

Il sont sur la page Lycée -> TP cours de Seconde … Lire la suite →

Dissection de différents animaux

Tristan FERROIR — Fri, 04 Jan 2013 14:10:55 +0000

Dans le programme de l’agrégation SVT/SV-STU, de nombreuses dissections d’animaux sont au programme afin de comprendre leur organisation interne et de place cela dans les perspectives de l’évolution notamment.

Une professeure agrégée m’a proposé de publier cette ressource pour elle ce que je fais avec grand plaisir. Vous pouvez donc retrouver sur la page Agrégation une nouvelle colonne contenant les dissections suivantes :

Annélides (arénicole)
Mollusques (moule, escargot)
Crustacés (écrevisse)
Echinodermes (oursin)
Urochordés (cione)
Téléostéen (gardon)
Tétrapodes (poulet, souris [non présent sur la page, je proposerai une vidéo utilisable en classe, notamment de seconde)

NB : Les dissections ne sont pas toujours complètes, il manque des appareils pour certaines d’entre elles. Ces exemples ne sont pas représentatifs de tous les Métazoaires, il manque entre autre un représentant des Insectes.

Nicolas Coltice présente « La grande saga des continents : quel avenir pour la tectonique des plaques? »

Tristan FERROIR — Mon, 26 Nov 2012 17:46:56 +0000

Nicolas Coltice, professeur à l’Université de Lyon, membre de l’Institut Universitaire de France et spécialiste de la tectonique des plaques a donné une conférence sur la tectonique des plaques qui a été filmée. Elle a été déposée sur Youtube et est visible en ligne ou ci-après. C’est toujours clair et bien expliqué. Un excellent cours sur la tectonique des plaques en 56 minutes ne se refuse pas!

Modélisation numérique de la profondeur d’une racine crustale et lien avec le métamorphisme

Tristan FERROIR — Mon, 01 Oct 2012 16:04:44 +0000

En Terminale S, le nouveau programme traite de l’isostasie, du métamorphisme de collision et de l’érosion. Si dans les Alpes il n’est pas forcément aisé de faire le lien entre ces différents paramètres, d’autres chaînes de montagne comme le Massif Central permettent de le faire. Je vous propose un fichier excel qui permet :

1) A partir de la hauteur d’une chaîne de montagne de calculer automatiquement la profondeur de la racine crustale. Le résultat est retranscrit aussi sous la forme d’une coupe à l’échelle crustale de la montagne.

2) Connaissant la hauteur d’une chaine de montagne avant et après son érosion, de calculer la profondeur à laquelle les roches actuellement à l’affleurement étaient initialement enfouies. Typiquement, pour le Massif Central en prenant une hauteur actuelle de 2km et passée de 8km (données déduites de différentes informations géologiques), on trouve que les roches actuellement à l’affleurement étaient initialement à la profondeur d’environ 55km

3) Le résultat précédent permet d’expliquer pourquoi on trouve des roches de types granulites ou de l’anatexie à l’affleurement, c’est à dire pourquoi on voit des roches de forte profondeur. Cela permet de faire comprendre que diminuer la hauteur d’une chaine de montagne de 6km ne revient pas à éroder 6km puisque l’isostasie réajuste en permanence la hauteur et fait remonter la racine crustale.

Le fichier excel : Modélisation_de_la_profondeur_de_la_racine_crustale et le fichier Openoffice : Modélisation_de_la_profondeur_de_la_racine_crustale