TP : l'histoire de Condé-sur-Noireau
Objectifs de "savoir-faire"
Savoir utiliser un microscope polarisant
Savoir identifier les minéraux d'un granite au microscope polarisant
Savoir réaliser des calculs dans un logiciel tableur (LibreOffice Calc)
Savoir utiliser la méthode Rb-Sr pour obtenir un âge absolu
Mise en situation et recherche à mener
Située au sud de Caen, Condé-Sur-Noireau est une région marquée par de nombreuses modifications géologiques.
On cherche à établir la chronologie des évènements ayant affecté la région en s’appuyant à la fois sur les principes de chronologie relative et sur la radiochronologie.
Ressources
Document 1 : le géochronomètre Rubidium – Strontium
Le rubidium (Rb) et le strontium (Sr) sont des éléments qui peuvent servir d’horloge géologique. Le 87Rb est un isotope radioactif qui se désintègre en 87Sr avec une période de 48,8.109 ans. Le 86Sr est un isotope stable du strontium.
λ = 1,42.10-11 est la constante de radioactivité du couple 87Rb/87Sr.
Avec un spectromètre de masse, on peut mesurer les concentrations de 87Sr, 86Sr et 87Rb dans différents minéraux.
Ils peuvent s’insérer dans les minéraux à la place d’éléments ayant les mêmes propriétés chimiques : le strontium à la place du calcium (Ca) et le rubidium à la place du potassium (K).
Document 2 : protocole simplifié de la datation d’une roche magmatique avec la méthode Rubidium strontium
1. Réaliser un graphique grâce aux rapports isotopiques mesurés dans les minéraux d’une roche pour obtenir une droite isochrone : pour cela, il faut tracer la droite de régression de la représentation graphique obtenue et afficher l’équation de cette droite de régression : son coefficient directeur doit comporter 4 décimales.
2. Calculer l’âge de la roche : l’âge t s’obtient en appliquant la formule suivante : t = ln(a+1) / λ
« ln » signifie « logarithme népérien » ; a = coefficient directeur de la droite de régression noté précédemment
Document 3 : compositions chimiques de différents minéraux
Document 4 : matériel disponible
- Lame mince du granite d’Athis.
- Planche d’identification des minéraux des roches granitiques.
- Microscope avec dispositif de polarisation.
- Les concentrations isotopiques en 87Rb, 86Sr et 87Sr des principaux minéraux du granite d’Athis obtenues grâce à un spectromètre de masse.
Consigne 1 : élaboration d'une stratégie
Expliquer, à l’aide du document 1, dans quelles conditions on pourra utiliser la méthode de datation au Rubidium - Strontium sur ce granite.
Expliquer, à l’aide des documents 1 à 4, comment retrouver l’âge du granite d’Athis avec le radiochronomètre Rubidium – Strontium.
Consigne 2 : déterminer l'âge du granite d'Athis
Observation de la lame mince de granite
Observer la lame mince de granite au grossissement le plus approprié au microscope en lumière polarisée non analysée et en lumière polarisée analysée pour identifier certains minéraux du granite : biotite, plagioclase et orthose.
Repérer des zircons dans les biotites qui sont des minéraux riches en isotopes radioactifs dont la désintégration prend la forme d’une auréole.
Appeler le professeur pour vérifier la reconnaissance effective des minéraux
Réalisation de la droite isochrone
Télécharger puis ouvrir le fichier « granite Athis » dans LibreOfficeCalc.
Faire les calculs des rapports isotopiques.
Sélectionner les deux colonnes des valeurs de 87Rb/86Sr et 87Sr/86Sr.
Sélectionner les fonctionnalités « Insertion/ Diagramme/Nuage de points (diagramme "XY dispersion") ».
Sélectionner le graphique par double-clic sur un des points du graphique.
Sélectionner par clic droit « Insérer une courbe de tendance » ; cocher « Linéaire » et cocher « Afficher l’équation sur le graphique » et valider.
Noter le coefficient directeur de cette équation ; il doit comporter 4 décimales
Calcul de l’âge
Taper la formule suivante sans espace, dans une case, en commençant bien par le signe égal : =LN(a+1)/ λ
LN signifie « log népérien »
a est le coefficient directeur de la droite de régression noté précédemment
λ = 1,42.10-11 est la constante radioactive du couple 87Rb/87Sr
L’âge obtenu est exprimé en années.
Document 5 : coupe géologique de la région de Condé-sur-Noireau
Lorsque le magma granitique se met en place, il chauffe les roches environnantes provoquant leur transformation.
Consigne 3 : établir la chronologie des événements géologique de la région de Condé-sur-Noireau
À partir de l’exploitation de la coupe géologique de la région de Condé-sur- Noireau et de l'âge du granite d'Athis obtenu précédemment, ordonner, en indiquant le raisonnement, les événements suivants : phase de plissement 1, phase de plissement 2, dépôt des couches J, dépôt des couches K, dépôt des couches B.
Productions des élèves et correction
À venir