Exercice 2 · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Liban 2023 (jour 2)
Thème : Le temps et les roches : chronologies relative et absolue · Tiré du sujet Jour 2 (2023)
Énoncé
EXERCICE 2 - Datation des granites de la région de Meymac (9 points)
On peut trouver différents indices dans les roches qui permettent de reconstituer le contexte de leur formation et de les dater. On s'intéresse ici à la chronologie de la mise en place de trois granites situés à proximité de la ville de Meymac: le granite d'Egletons, le granite de Meymac et le granite d'Ussel.
Consigne
Montrer qu'il est possible d'établir et de discuter une chronologie partielle de la mise en place des trois granites de la région de Meymac.
Vous organiserez votre réponse selon la démarche de votre choix intégrant des données issues des documents et les connaissances complémentaires nécessaires.
Document 1 - Extrait de la carte géologique de la région de Meymac
Source: Carte géologique du Massif Central (BRGM, 2003)
Document 2 - Datation du granite de Meymac grâce au chronomètre rubidium / strontium
En 1983, des scientifiques suivent la méthode utilisant le chronomètre rubidium/strontium pour déterminer l'âge du granite de Meymac. Leurs résultats sont présentés ci-après.
Document 2a: droite isochrone obtenue à partir des rapports isotopiques mesurés en différents points du granite de Meymac
Document 2b: correspondance entre le coefficient directeur de la droite isochrone et l'âge de la roche
Coefficient directeur de la droite · Âge en millions d'années (+/- 10 Ma)
0,040 · 281
0,041 · 288
0,042 · 296
0,043 · 302
0,044 · 309
0,045 · 316
Document 3 - Datation des granites grâce au chronomètre uranium / plomb
En 2008, d'autres scientifiques déterminent l'âge des granites de Meymac et d'Ussel, en utilisant cette fois le chronomètre uranium / plomb.
Ils obtiennent pour le granite de Meymac un âge de 344 millions d'années, avec une incertitude de trois millions d'années. Pour le granite d'Ussel, ils obtiennent un âge de 360 millions d'années, avec une incertitude de cinq millions d'années.
Le granite d'Egletons, quant à lui, n'est pas daté.
Document 4 - Les poudingues de la région de Meymac
Un poudingue est une roche sédimentaire constituée de galets et d'une matrice composée de sédiments très fins qui assurent la cohésion de la roche.
Dans la région de Meymac, on retrouve des poudingues dont les galets sont issus de l'érosion du granite de Meymac. Ces roches sont similaires à celle de la photographie du document 4a et leur matrice contient des fossiles de Cordaites, Calamitaceae et Pecopteris présentés par le document 4b.
Document 4a: photographie d'un poudingue de la région de Meymac
Source: d'après http://www.unilim.fr/musee_geologique_de_plein_air/geologie-du-limousin/le-bassin-sedimentaire-de-brive/
Document 4b: quelques caractéristiques des fossiles retrouvés dans la matrice des poudingues de la région de Meymac
Source des images: Wikimedia Commons
Document 5 - Extrait de l'échelle des temps géologiques
Source: Échelle des temps géologiques, BRGM, 2006
Corrigé
Corrigé proposé par AprenAI (non officiel)
Montrer qu'il est possible d'établir et de discuter une chronologie partielle de la mise en place des trois granites de la région de Meymac.
Réponse : Démarche structurée en trois temps : 1. Chronologie relative des granites (Doc 1) : - D'après le principe de recoupement, une structure géologique qui en recoupe une autre lui est postérieure. - Les trois massifs granitiques (Meymac, Egletons, Ussel) recoupent les roches métamorphiques encaissantes datées du Cambrien (-540 à -500 Ma) : ils sont donc tous les trois plus récents que le Cambrien (< 500 Ma). - La carte ne montre pas de relations de recoupement directes et nettes permettant d'ordonner les trois granites les uns par rapport aux autres. 2. Chronologie absolue et controverse sur l'âge du granite de Meymac (Doc 2 et 3) : - Par la méthode Rb/Sr (Doc 2a), la droite isochrone a pour équation , soit une pente . Selon le Doc 2b, cela donne un âge de Ma pour le granite de Meymac (limite Carbonifère/Permien). - Par la méthode U/Pb (Doc 3), le granite de Meymac est daté à Ma (Carbonifère inférieur / Dinantien), et le granite d'Ussel à Ma (limite Dévonien supérieur / Carbonifère). Le granite d'Egletons n'est pas daté. - Il existe donc une contradiction importante pour le granite de Meymac : 296 Ma ou 344 Ma ? 3. Résolution du problème grâce aux données sédimentologiques et paléontologiques (Doc 4 et 5) : - Le poudingue (Doc 4a) contient des galets de granite de Meymac inclus dans une matrice fine. D'après le principe d'inclusion, les galets sont antérieurs à la sédimentation du poudingue. Le granite de Meymac a donc dû cristalliser, refroidir, être exhumé et érodé avant la formation du poudingue. - La matrice renferme des fossiles de *Cordaites*, *Calamitaceae* et surtout *Pecopteris*, caractéristique du Silésien (-325 à -295 Ma, Doc 5). Le poudingue s'est donc déposé entre -325 et -295 Ma. - Le granite de Meymac est donc nécessairement antérieur à cette période d'érosion et de dépôt (plus vieux que ~325 Ma). L'âge de 296 Ma est donc impossible (fermeture thermique tardive ou altération hydrothermale du système Rb/Sr). L'âge de 344 Ma (U/Pb sur zircons) est donc le bon. Conclusion sur la chronologie : - Encaissant métamorphique : Cambrien (> 500 Ma) - Granite d'Ussel : Ma (Dévonien terminal) - Granite de Meymac : Ma (Dinantien / Carbonifère inférieur) - Dépôt des poudingues : Silésien (-325 à -295 Ma) - Granite d'Egletons : âge précis indéterminé, simplement postérieur au Cambrien (chronologie seulement partielle).
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