utilisation des isotopes stables en géologie(!)

encore une leçon qui m'a grandement inspiré puisque je n'y connaissais rien avant de la faire et qui j'espère vous inspirera plus que moi!?!ai je fais grosses impasses? mon plan vous en pensez quoi?
(dsl pour l'orthographe,il est 2H du mat!! )

intro
déf isotopes:éléments chimiques qui possédent plusieurs poids moléculaires différents.
On peut ainsi pour un même élement chimique différencier les isotopes lourds et légers.
ex:couple 18 O/16 O

2types d'isotopes:stables(ne se décomposent pas) et radiogéniques se dissocient en éléments fils aprés une période +ou-longue).

ici:isotopes stables:18 O/16 O et 13 C/12 C

la géologie +science de l'étude de la Terre(géo=terre)

PB:Comment l'utilisation des isotopes stables peut elle permettre d'étudier l'histoire de la Terre?

I)Localisation des isotopes stables sur Terre
1,1) les isotopes de l'oxygène

schéma de la répartition des isotopes lourds et légers:
-iceberg(+ de 16 O)
-océan (500 fois plus de 16 O que de 18 O)
-nuage(+ de 16 O)
-pluie (+ de 18 O)
-eau de ruissellement (+ de 18 O)

dans les océans: sédimentation carbonatée intègre O dans CaCo3

Pour identifier les différences de 18 0 et 16 O dans une zone on parle de rapport isotopique:S18O
S18O= ((18O/16O)ech/(180/16O)std-1)*100
le standart:soit eau de mer actuelle :snow
soit carbonate d'1 rostre de Belemnite :PDB1
limite: étude IVr car sensible à la diagénèse d'enfouissement qui favorise l'évacuation d'O2

1,2)les isotopes du carbone
schéma de la répartition des isotopes lourds et légers:
-méthane des sédiments +12 C
-carbonates des coquilles et sédiments +13 C
-atm +12C
-animaux +12C
-végétaux chlorophylliens +12 C
-matière organique 12C

rapport isotopique:S13O
S130=((13C/12C)ech/(13C/12C)std-1)*100

standart:établit avec PDBI
intéret:non sensible à la diagénèse d'enfouissement donc datation + loin dans le temps

comment peut on utiliser ses isotopes dans l'études du passé?

II)les isotopes stables: des outils d'étude de la biodiversité

isotopes stables de O et de C=chimiostratigraphie
son fondateur:Emiliani en 1955

Etude du temps grâce au isotope stable après carotage.
schéma évolution du S13C fin permien-éocène cf doc 12.10 pomerol
-grandes variations comment les comprendre?
matière orga(MO):trés petit S13C(photosynthèse utilise 12 C):-23 à -25%°=moteur du système
car si modif de quantité de MO-> modif dans l'eau
ex: si production primaire augmente et si MO est fossilisée->12C reste piégé et sort du système=effet bilan S13C de l'eau de mer et des carbonates augmentent.
si milieu est oxygéné-> oxydation de MO->12C est réintroduit dans l'eau->baisse de s13C dans carbonates et eau

=>excellent marqueur des crises bio et conditions anoxiques de l'océan

sur le doc: 2pics positifs : S13C augmente dans carbonates donc augmentation de la prod primaire
->augmentation de S13C=radiation biosphère

les 2 pics négatifs:
-K/T:crise car condition anoxiques donc augmentation MO et baisse carbonates(meurt)
-crise paléocène/éocène:augmentation de la température en eau profonde contenant CH4 dans sdmt
pression augmente->hydrate de CH4.gaz de CH4->oxydé donc conso d'O2->libération CO2 riche en 12C dans l'eau ce qui renforce l'anoxie->foraminifères meurent et baisse de S13C dans eau
-même phénomène au valangien

répercution dans l'atm car enregistrement de la crise P/E dans sédiments fluviatiles du bassin parisien

on peut voir CH4 dans sdmt grâce à BSM(réflecteur sismiques)

les isotopes stables peuvent ils apporter d'autres éléments sur le passé de la Terre?

III)Les isotopes stables:des outils de l'étude du paléoclimat


3.1)l'étude des glaces

actuellement:S18O=0
mais il varie avec l'effet glacière

schéma la formation des glaces et répartition des isotopes:
-1)évaporation eau de mer
-2)formation de nuages légèrement appauvris en 18O
-3)migration des nuages vers les pôles tout en perdant 18O par précipitation
-4)précipitation périglaciaire donc glace trés appauvrie en 18O (S18O glace:-30 à -50%°)

au miocène moyen:formation de la calotte antarctique où S18O=-1,28%°

->quand augmentation de Glace->augmentation de S18O dans carbonates des foraminifères.
(cf évolution du S18O dans des carottes glacières doc 12.8p698 pomerol)

->+/- de glaces->+/- froid

attention:reconstitution de l'histoire de l'eau mais limites:séparer l'effet glacière et effet purement thermique.il faut prendre en compte la vitesse de développement/fonte des glaces.

3,2)l'étude de la flore

doc (12.14 P703 pomerol) répartition du S13C dans la chaine alimentaire
suivant si photosynthèse en C3 ou C4, S13C n'est pas le même(+ de 13C pour celle en C4)

plante=producteur primaire.donc sa MO remonte la chaine alimentaire.

C incorporé va se fixer chez les consommateurs primaires et secondaires dans apatite(dent) et collagène(os)

or photosynthèse en C3=climat tempéré et C4=climat aride et lumineux donc suivant S13C dedans
->détermination du climat.

=>permet de connaitre le régime alimentaire consommateurs de MO et donc de savoir quel type de producteurs primaires vivaient à l'époque=>climat de l'époque +types de végétaux
ex:explosion des végétaux en C4 vers 8 millions d'années dans différentes régions du globe(pakistan,namibie,kenya)

3,3) l'étude des paramètres orbitaux

étude de S18O dans les carbonates des sédiments du IVr.

quand précipitation de CaCO3 ou qu'un organisme(foraminifère planctonique) fabrique sa coquille,
le choix entre 12C et 13C dépend de la température selon la relation:
t°c=16,4-4(S18Ocarb-S18Oeau)
->quand S18Ocarb augmente->T°C augmente.

doc(2.17 p88 pomerol) comparaison du s18O enregistré dans sédiments/S18O théorique réalisé à partir des paramètres orbitaux en fonction du temps

sur courbe réelle: variations cycliques à plusieures échelles de temps
pics étroits:période=20 000ans
pics moyens : période=40 000ans
pics larges :période=100 000ans
correspond à la courbe théoriques donc à la théorie de la variabilité des param orbitaux de Milankovitch(doc 71p83 caron:cycles de milankovitch)
déf excentricité:période=100 000ans
def obliquité:période=40 000ans
def precession des équinoxes:période=20 000ans

=>permet la mise en évidence des variations des param orbitaux

conclusion

les isotopes sont de trés bons marqueurs stratigraphiques permettant à la fois d'étudier le paléoclimat et la paléobiodiversité.

grâce à des isotopes stables répartis sur tout le globe

pour parfaire ces études,d'autres facteurs strati:faune et flore




voilou.merci d'avoir lu jusqu'au bout.je ne suis pas trop sûre de ce que j'ai mis...mais j'attends vos rectifications.
merci d'avance pour la correction
klr

ça me parait bien et complet, je ne pense pas qu'il y ait d'autres isotopes utilisables, à confirmer.
Par contre je n'ai pas toujours compris ton remplissage

Le problème est ton I, il est descriptif et on dirait qu'il n'existe que deux éléments pour lequel il existe des isotopes stables.

Ton sujet est "l'utilisation" démarre directement sur une utilisation possible et ton I, disperse le entre l'intro et les différentes parties.

Un livre indispensable, mais horrible, donc à éviter le jour J si tu ne l'as jamais utilisé = Géologie isotopique d'Allègre.

Pour reconstituer les températures, on se base aussi sur les carbonates.

L'étude des températures avec les isotopes stables peut aussi se faire à l'échelle des roches et donner par ex des températures de métamorphisme (cf Allègre p380 et suivantes)
De même l'étude des isotopes de O dans les roches ignées permet de savoir si elles ont été ou non contaminées par des roches crustales ou par des fluides hydrothermaux (ex des zircons de Jack Hills)

En ce qui concerne le régime alimentaire, tu en as parlé, on utilise notamment le delta13C et le delta15N (p426 Allègre)

Enfin, tu peux aussi ajouter l'étude des courants marins, avec le delta18O, c'est expliqué p34 du Cojan/Renard.

Bon courage

oki merci beacoup.
en faite chez moi j'ai uniquement le pomerol et le caron du coup ma leçon reste pas mal superficielle!

C'est déjà pas mal avec ces 2 bouquins là...

Il faudrait réorganiser un peu et compléter, mais les bases sont là.

Tu penses que tu pourrais feuilleter Géologie isotopique avant de passer ?

j'vais voir si je le trouve à la BU demain
par contre tu pourrais me donner un sujet de BA à bosser cet aprem?

Pas de soucis !!!

Je te l'envoie en MP !!