Cours 8 Stratigraphie [PDF]

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Stratigraphie (Cours de Géologie- L1-STU-Géologie)

La stratigraphie 1- Définitions La stratigraphie est la science qui étudie la succession, dans l’espace et dans le temps, des couches de terrains ou strates et des événements qu’elles ont enregistrés. Elle permet d’établir une chronologie stratigraphique relative et a pour objectif de retracer l’histoire de la Terre. La couche est la plus petite division lithologique limitée par deux surfaces approximativement parallèles correspondant à ses limites inférieure et supérieure. Elle est définie géométriquement par son épaisseur, sa direction et son pendage. D’un point de vu géologique la couche est définie par son âge, sa nature (calcaire, grès, argile…) et son contenu en fossiles.

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L’objectif de la stratigraphie est de déterminer la succession des dépôts (couches), les environnements de formation de ces couches ainsi que tous les évènements qui se sont déroulés dans cette région, à partir des différents éléments contenus dans les roches sédimentaires. Ceci dans le but de connaître la géologie de la région et de reconstituer son histoire.

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2- Les principes stratigraphiques La stratigraphie permet d'établir une chronologie relative des terrains par l'application des principes suivants :

G

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ie g lo

2-1 Le principe d'horizontalité : le dépôt de sédiments, au fond des mers et des océans, se fait initialement en position horizontale.

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Couches horizontales (dépôt initial)

Couches inclinées (par la tectonique)

2-2 Principe de continuité : une même couche a le même âge sur toute son étendue (quelle que soit sa longueur)

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2-3 Principe de superposition : entre deux couches superposées, non renversées par la tectonique, la plus basse est la plus ancienne.

La couche B s’est déposée après la couche A et avant la couche C (Sur le schéma)

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2-4 Principe de recoupement : selon lequel les couches sont plus anciennes que les failles

ou les roches qui les recoupent. Stade 1

Stade 2

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ie g La faille est pluslo récente que la couche 6 Le o é filon noir qui recoupe les granites roses G (la pluse récente des couches) qu'elle recoupe est le plus récent d . rs u o2-5 Le principe d'inclusion: selon lequel les morceaux de roche inclus dans une autre

C

couche sont plus anciens que leur contenant.

Les galets inclus dans un conglomérat sont plus anciens que le conglomérat

)

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Les formations sont notées de la plus basse vers la plus haute (A, B, C,…. ou 1, 2, 3, …) par convention.

L’enclave de péridotite (verte) est plus ancienne que le basalte (roche hôte noire)

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2-6 Principe d'identité paléontologique : deux couches ayant le même contenu fossilifère sont considérées comme ayant le même âge. Ce principe se base sur l'existence de fossiles stratigraphiques qui permet de corréler des séries sédimentaires de régions éloignées.

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Exemple d’identité paléontologique

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Un fossile : est le reste d'un animal ou d'un végétal, généralement minéralisé, ou bien son simple moulage, conservé dans une roche sédimentaire.

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Calcaire riche en ammonites

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Plante fossile "fougère"

Un bon fossile (Un fossile stratigraphique): doit répondre à 3 critères: - une courte durée de vie à l’échelle des temps géologiques; - une grande extension géographique (répartition sur une vaste aire géographique) - une représentation par un grand nombre d’individus.

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CoRemarque

: la stratigraphie sédimentaire repose essentiellement sur les deux principes fondamentaux : le principe de superposition et le principe de continuité. 3- Notion de géochronologie Deux méthodes permettent la datation des événements qui se sont déroulés au cours des temps géologiques. 3-1 La datation relative "Chronologie relative" Cette méthode conduit à classer dans le temps les événements les uns par rapport aux autres. Elle est fondée sur un certain nombre de principes stratigraphiques vus précédemment et permettent d’ordonner dans le temps une succession d’objets ou d’évènements. Exemple de

chronologie relative: dire qu’un granite est plus vieux que les sédiments qui le recouvrent. ABDALLAH N., AMRI K, BEN EL KHAZNADJI R., DJEMAI S. FEZAA N., MOKRI M.., NEMMOUR D., OUSSAID F., TALBI M.

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3-2 La datation absolue "Chronologie absolue" C’est une méthode physique qui permet d'obtenir l'âge (exprimé en millions d’année) d'un évènement par rapport au présent. La datation absolue se base sur le principe de la désintégration radioactive des isotopes. Un élément radioactif (élément père) se désintègre en un élément radiogénique (élément fils) avec une constante de désintégration connue par les physiciens pour chaque couple isotopique. L’équation de base est : 𝑁! = 𝑁" . 𝑒 #$! Nt = Nombre d’éléments pères radioactifs au moment de la mesure No = Nombre initial d’éléments pères radioactifs au temps to l = Constante de désintégration (propre à chaque catégorie d’isotope). t = temps écoulé Paramètre à déterminer

)

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Exemple de chronologie absolue : dire que la mise en place d’un granite a été datée à 600 Ma par la méthode U-Pb sur zircon ou par la méthode Rb-Sr sur roche totale.

4- Les discordances

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Une discordance est une surface d’érosion ou de non-dépôt séparant deux ensembles de strates (ou de terrain). Elle représente l’intervalle de temps pendant lequel aucun sédiment n’a été conservé. Cet intervalle de temps est appelé hiatus ou lacune. Les lacunes sédimentaires peuvent être dues à une émersion (ou une régression marine). Elles se signalent souvent par la présence d'une érosion continentale.

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Discordance

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e Séquence d'événements conduisant à la formation d'une discordance

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(Couverture)

(Socle)

1) Déformation et métamorphisme du socle induisant la formation des schistes (socle), 2) Erosion et formation de la discordance 3) Dépôt des grès (couverture sédimentaire)

Granite

1) Déformation du socle 2) Mise en place (intrusion) du granite, 3) Erosion et formation de la discordance, 4) Dépôt de couverture sédimentaire.

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5- Echelle stratigraphique (échelle des temps géologiques) L’échelle stratigraphique est une division des temps géologiques fondée sur l’étude des strates sédimentaires qui se sont déposées successivement au cours du temps. L'échelle stratigraphique est divisée en Chronostratigraphiques Géochronologiques grandes unités elles-mêmes divisées en Erathème Ère unités de plus en plus courtes. Il s’agit de Système Période divisions chronostratigraphiques caractérisées par des ensembles de couches Série Époque auxquelles on fait correspondre des Étage Age (5à6Ma) intervalles de temps, qui sont des divisions géochronologiques.

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La plus grande unité des temps géologique est l'Éon, les 4 parties sont (du plus ancien au plus récent) : • L'Hadéen (-4600 Ma à -3800 Ma ): premiers organismes unicellulaires. •

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L'Archéen (-3800 Ma à -2500 Ma) : anciennes roches à organismes unicellulaires.

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• Le Protérozoïque (-2500 Ma à -542 Ma) Organismes multicellulaires primitifs. L’Archéen et le Protérozoïque sont regroupées sous le terme de : Précambrien (Ére) • Le Phanérozoïque: (-542 Ma à aujourd'hui) développement de la vie

T/ A G T S La subdivision des Éon en Éres ne concerne, sur Fl'échelle des temps géologiques, que le Phanérozoïque. On distingue, de la plus ancienne L- à la plus récente : O • Le Paléozoïque (qui veut dire vie ancienne). E G • Le Mésozoïque (cette Ére est U aussi appelée l'Ére des dinosaures) T • Le Cénozoïque (qui veut -Sdire la vie récente, appelée aussi l’Ére des mammifères). 1 -Lles périodes suivantes: Le Paléozoïque comprend e i g • Le Cambrien. o l éo (qui a vu l'apparition des premiers organismes vertébrés : les poissons) • L'Ordovicien G e Silurien (qui a vu l'apparition des premières plantes sur la terre ferme) • dLe s ur • Le Dévonien (apparition des premiers amphibiens)

Co

• •

Le Carbonifère (apparition des premiers reptiles). Le Permien.

Le Mésozoïque comprend les périodes suivantes: • Le Trias (apparition des premiers dinosaures) • Le Jurassique. •

Le Crétacé (apparition des premiers mammifères. Cette période se termine par la disparition des Dinosaures).

Le Cénozoïque comprend les périodes suivantes: • Le Tertiaire. • Le Quaternaire.

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Remarque : l'échelle des temps géologiques est régulièrement révisée et mise à jour.

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é G Echelle de s ur o C

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stratigraphique complète

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