PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par cocotruc le Sam 18 Oct - 9:51

Catherine, je suis d'accord avec ce que tu dis, le plan est plus interessant comme ça, mais le sujet est "les méthodes radiochronologiques", et non pas, "intérêt des méthodes radiochronologiques" ou "utilisation des méthodes radiochronologiques en sciences de la terre"
Bon, je ne sais pas si ces sujets existent, mais tu comprends ce que je veux dire?
Pour moi, l'intitulé du sujet appelle à un plan plus fondé sur la physique.

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par Cattina le Sam 18 Oct - 10:03

Je comprends très bien ce que tu veux dire... Wink Mais (y faut toujours un mais...) tu penses que le jury il veut entendre un exposé de physique ? Non c'est un sujet de géol, le jury veut de la géol. Les autres sujets que tu proposes, à mon avis, c'est exactement comme ça qu'il faut interpréter le sujet. Les méthodes radiochronologiques, qu'est ce que c'est ET à quoi ça sert !

Julie, est-ce que tu es d'accord ? C'est toi qui a proposé ce plan (apparemment, sans lire ce qui avait été dit avant, donc c'était ta première idée...), tu peux le justifier différement que ce que je dis moi ?

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par djoul le Sam 18 Oct - 10:32

Un livre essentiel mais très chiant... Géologie isotopique de Allègre, plein plein d'exemples !
Un autre essentiel beaucoup plus abordable, d'un autre chti que Deconinck De Wever La mesure du temps dans l'histoire de la terre. Franchement, celui là si vous ne l'avez jamais lu, je vous le conseille TRES fortement !!! Indispensable...

Allègre... ouais, lourd! sans vouloir faire de jeux de mots... Rolling Eyes mais pas mal du tout, il faut d'ailleurs que je l'autopsie, au cas où!!

Par contre le De Wever!!! ouah! trop bien! je le conseille aussi plus que vivement... c'est pas comme si il avait été d'un grand secour au écrits de l'année passée... donc, à lire et ...à relire!

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par chapara le Sam 18 Oct - 10:47

Cattina bien que je comprenne tout à fait ton point de vue et que je suis d'accord avec... j'ia une remarque

au final ces 2 méthodes ont les mêmes interet --> dater à plu sou moins long terme mais l'interet est de dater....donc personnellement je trouvais que ca faisait redite de mettre les interets et inconvénients dans les 2 grandes parties... c'est pour cela personnellement que j'en avais fais une troisème partie et regrouper les 2 méthodes dans la même...
j'avais fais ce plan là au début mais je me répétais dans les avantages et inconvénients..

par contre il est évident que ces titres accrochent mieux au sujet c'est indéniable

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par Julie le Sam 18 Oct - 19:37

Autopsier Allègre?
N'est-ce pas un peu prématuré?

J'avoue garder une petite préférence pour l'ébauche du second plan que j'avais proposé: les titres qui indiquent dans quels buts on utilise les méthodes, pour avoir une bonne raison de regarder ces méthodes de près.

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par Cattina le Dim 19 Oct - 0:04

julie mourgue a écrit:1. Trouver l'âge d'un reste d'être vivant, d'un objet fait de matière organique: la datation absolue pour un enseignement de l'évolution
Présentation du C14
2. Trouver l'âge d'une roche métamorphique, magmatique: la datation absolue pour un enseignement de la tectonique des plaques
Présentation du Rb/Sr
3. Trouver l'âge d'autres types de roches (sédiments, météorite): la datation absolue pour un enseignement de l'histoire des couches externes de la planète
(là je sais plus)
C'est de ce plan là que tu parles. On est ok, il colle aussi au sujet. Il faut voir si il se remplit et quelle logique on lui donne...

Quelqu'un s'y lance ?

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par djoul le Dim 19 Oct - 13:03

Julie, est-ce que tu es d'accord ? C'est toi qui a proposé ce plan (apparemment, sans lire ce qui avait été dit avant, donc c'était ta première idée...), tu peux le justifier différement que ce que je dis moi ?

Désolée je viens seulement de voir cette phrase...

Oui, c'est ma première idée.
Pour les justifications je n'ai rien a ajouter à ce que tu dis, j'ai les mêmes arguments et c'est bien pour ça que j'ai fait le raisonnement dans ce sens. "qu'est-ce que c'est? à quoi ça sert?"

Bon, je vais essayé de compléter ça aujourd'hui...

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par Cattina le Mar 21 Oct - 14:28

Bah alors ? On s'arrête là ? C'est pas parceque c'est le plan de Julie que d'autres ne peuvent pas compléter... Donner des exemples précis dans II et III. Ou proposer d'autres plans... Y'a d'autres idées possibles...

Non ? On s'arrête là ? Ca serait dommage tout de même...

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par djoul le Mer 22 Oct - 22:09

Voici ce que j'ai complété...

Chronos = le temps. Le temps est un paramètre important en géologie puisqu’il permet une chronologie des événements. Ainsi depuis toujours les géologues ont cherché à dater, classer de façon chronologiques les différents événements qui ont affectés la Terre, et ce avant même sa formation.
Les premières méthodes de datations ont permis de placer les événements les uns par rapport aux autres ; datation relative, comme la stratigraphie (étude des couches, de leur contenu et ajancement).qui a notamment permis de définir l’échelle stratigraphique. Cependant ces méthodes manquent de précision, elles ne donnent pas un chiffre. Ainsi au début du siècle, avec la radiochronologie, le géologue va pouvoir donner des âges plus ou moins précis aux évènements, dater les roches azoïques et cristallines (inplaçable jusqu’alors !). On parle alors de datation absolue.
Les méthodes de radiochronologie reposent sur l’utilisation des isotopes radioactifs. Les isotopes étant des éléments chimiques de même numéro atomique mais qui diffèrent par leur masse atomique [faire « schéma » avec un élément E]
Il existe une grande diversité d’isotopes radioactifs qui présentent tous des propriétés différentes, d’où des méthodes radiochronologiques plus ou moins précises.
Quelles sont les méthodes de radiochronologie, leurs intérêts et limites dans leur application ?

I.Des méthodes basées sur la désintégration.

A.La détermination d’une date.
En s’appuyant sur les formules mathématiques et un élément X théorique.

1.La désintégration de l’élément père.

Chaque élément radioactif est caractérisé par sa constante de désintégration (= coefficient de proportionnalité de désintégration en fonction du temps). La désintégration est un phénomène irréversible.
Démonstration rapide pour aboutir à dX= -λX.dT (ou, X=Xo.e-λt )
+ courbe : montre la décroissance exponentielle de l’élément père.

2.La croissance de l’élément fils.
Aboutir à l’équation Y=X(eλt-1)
Courbe : montre la croissance exponentielle de l’élément fils (Y)

3.De la désintégration à l’estimation du temps.
Démonstration à partir des 2 équations ci-dessus pour aboutir à l’expression du temps.
t= 1/λ ln (Y/X +1)

Aussi période T (temps nécessaire pour diminuer de moitié, par désintégration, une quantité quelconque d’un élèment radioactif.

On peut en déduire la droite d’accumulation de l’élément fils Y=t+λ+X
Cependant le fait de se baser sur la désintégration d’un élément présente des limites notamment lors des ouvertures du système.

B.Ouverture du système et limite des méthodes.
Montrer différentes droites d’accumulation de l’élément fils avec ouverture du système puis :
-Perte d’éléments, d’où erreur par défaut de l’expression de l’âge.
-Ajout d’éléments, d’où erreur par excès
-Perte totale d’où rajeunissement du système.

La diversité des éléments radioactifs (et donc de leur période de demi vie, et de leur constante de désintégration) permet des les utiliser pour différentes échelles de temps.

II.Des méthodes pour dater le temps long.

A.Des chronomètres à longue période.

Pour calculer le temps long on utilise des isotopes radioactifs ayant une période importante. Par exemple le couple Rb/Sr dont T= 49Ga, on l’utilise ainsi pour dater des roches très anciennes. Exemple les gneiss d’Amitsoq au Groenland.
Le couple U/Pb [chercher dans le Allègre]
Ces élèments présentent des périodes de longues durée ce qui leur permet de dater le temps long, comment ces couples sont-ils exploités ? on distingue la détermination du temps dans les « systèmes riches » et dans les « systèmes pauvres »

B.Dater les systèmes riches.

Les systèmes riches sont les minéraux dans lesquels il n’y a pas d’élèments fils lors de la formation. Ceci est le cas de nombreux minéraux facilement accessibles tels que les zircons, présents dans la croûte continentale.
Les zircons présentent une grande affinité pour l’uranium et le thorium qu’ils vont donc concentrer sous la forme de 3 élèments pères : 238U, 235U et 232Th. Ces élèments se désintègrent pour donner du plomb (Pb) ; tout le plomb ainsi accumulé est d’origine radiogénique.
La mesures de rapports suivant : 206Pb/238U, 207Pb/235U et 208Pb/232Th permet de tracer des courbes théoriques graduées en temps pour déterminer l’âge des systèmes ou l’âge d’événements.
Par exemple les couples associant le Pb et U sont réunis dans un diagramme sur une courbe théorique appelée la CONCORDIA. Les points situés sur cette courbe présentent le même âge pour les 2 chronomètres. Lorsque que l’un des deux chronomètres ne donne plus le même âge, par exemple lors d’un événement métamorphique qui ouvre le système, on passe sur la DISCORDIA. Le point d’intersection supérieur donne l’âge de fermeture du système, le point inférieur l’âge d’ouverture.
Estimation de l’âge de la Terre…

C.Dater des systèmes pauvres.

Ce sont les minéraux qui au cours de leur cristallisation incorporent une partie non négligeable d’élèments fils. Il faut donc prendre en compte cette quantité d’éléments fils initiale dans l’estimation de l’âge du système.
C’est le cas, par exemple de la méthode dite Rb/Sr. Lors de sa formation, le minéral incorpore du 87Rb radioactif, du 87Sr initial (non issu de la désintégration) et du 86Sr stable.
Donner les équations pour aboutir à l’équation de la droite isochrone de type ax+b
L’isochrone est la droite sur laquelle se situe des élèments ou des minéraux de même âge. La pente de l’isochrone permet des calculer l’âge de la formation de la roche ou du minéral.
Baser les courbes sur des exemples…

De nombreux isotopes radioactifs permettent donc de calculer des temps longs. D’autres élèments présentent des périodes beaucoup plus courtes et sont donc utiliser pour dater le temps court.

III.Des méthodes pour dater le temps court.

L’élèment utilisé pour dater le temps court est le « radiocarbone », il fut utiliser la première fois en 1951 par Arnold et Libby pour dater un échantillon de bois prélevé sur la pyramide de Sakkarah.

A.L’origine du chronomètre.

Le carbone possède 3 isotopes : 12C, 13C et 14C. Le 12C représente 99% du carbone total, le 13C 1% et le 14C représente une infime partie (environ 1/1012).
L’isotope 14C utilisé comme chronomètre est produit dans la haute atmosphère. Les protons du rayonnement cosmique de l’azote (14N) de l’air réagissent pour donner du 14C et un neutron. Le 14C est ensuite incorporé dans le CO2 atmosphérique, qui sera dissous dans l’eau, entrera dans les chaînes trophiques (via photosynthèse). La quantité de 14C se renouvelle continuellement on l’admet donc constante : c’est la base du principe de datation par le 14C.
Quand les échanges cessent, la 14C va décroitre par désintégration pour donner N qui part dans l’atmosphère. On doit donc se baser sur la quantité de 14C restante. Ainsi on peut déterminer l’âge de l’objet…

Comment évaluer la quantité de 14C restante ?

B.Compter pour dater.

Principe du compteur à scintillation qui compte les C désintégrés.

C.Un chronomètre limité.

Date max :????
De plus méthode dépendante de l’atmosphère, or composition fluctue dans le temps donc quantité de 14C fluctue. Par exemple :
Quand l’océan= réservoir, si modification des échanges océans-atmosphère alors modification de la concentration en 14C.
Si production de 14C varie…

Conclusion :
Radiochronologie = datation absolue dans la mesure où elle fournie une valeur absolue, mais ce sont des données relatives car elles ne donnent pas une vérité absolue. Résultat avec incertitude souvent supérieure à la précision des datations basée sur la chronostratigraphie…

Voilà, qu'en dites vous?

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par Cattina le Jeu 23 Oct - 0:10

Moi, ça me semble bien... ! Je relis ça dans les détails demain...

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par cocotruc le Jeu 23 Oct - 10:53

Mes très rares commentaires


Voici ce que j'ai complété...


Chronos = le temps. Le temps est un paramètre important en géologie puisqu’il permet une chronologie des événements. Ainsi depuis toujours les géologues ont cherché à dater, classer de façon chronologiques les différents événements qui ont affectés la Terre, et ce avant même sa formation. euh, comment cela peut-il être possible?
Les premières méthodes de datations ont permis de placer les événements les uns par rapport aux autres ; datation relative, comme la stratigraphie (étude des couches, de leur contenu et ajancement agencement).qui a notamment permis de définir l’échelle stratigraphique. Cependant ces méthodes manquent de précision, elles ne donnent pas un chiffre. Ainsi au début du siècle, avec la radiochronologie, le géologue va pouvoir donner des âges plus ou moins précis aux évènements, dater les roches azoïques et cristallines (inplaçable jusqu’alors !). On parle alors de datation absolue.
Les méthodes de radiochronologie reposent sur l’utilisation des isotopes radioactifs. Les isotopes étant des éléments chimiques de même numéro atomique mais qui diffèrent par leur masse atomique [faire « schéma » avec un élément E]
Il existe une grande diversité d’isotopes radioactifs qui présentent tous des propriétés différentes, d’où des méthodes radiochronologiques plus ou moins précises.
Quelles sont les méthodes de radiochronologie, leurs intérêts et limites dans leur application ?

I.Des méthodes basées sur la désintégration.

A.La détermination d’une date (je trouve que le titre ne correspond pas au contenu : "Principes de la désintégration" tout simplement?)
En s’appuyant sur les formules mathématiques et un élément X théorique.

1.La désintégration de l’élément père.

Chaque élément radioactif est caractérisé par sa constante de désintégration (= coefficient de proportionnalité de désintégration en fonction du temps). La désintégration est un phénomène irréversible.
Démonstration rapide pour aboutir à dX= -λX.dT (ou, X=Xo.e-λt )
courbe : montre la décroissance exponentielle de l’élément père.

2.La croissance de l’élément fils.
Aboutir à l’équation Y=X(eλt-1)
Courbe : montre la croissance exponentielle de l’élément fils (Y)

3.De la désintégration à l’estimation du temps.
Démonstration à partir des 2 équations ci-dessus pour aboutir à l’expression du temps.
t= 1/λ ln (Y/X 1)

Aussi période T (temps nécessaire pour diminuer de moitié, par désintégration, une quantité quelconque d’un élèment élément radioactif.

On peut en déduire la droite d’accumulation de l’élément fils Y=t λ X
Cependant le fait de se baser sur la désintégration d’un élément présente des limites notamment lors des ouvertures du système.

B.Ouverture du système et limite des méthodes.
Montrer différentes droites d’accumulation de l’élément fils avec ouverture du système puis :
-Perte d’éléments, d’où erreur par défaut de l’expression de l’âge.
-Ajout d’éléments, d’où erreur par excès
-Perte totale d’où rajeunissement du système.

La diversité des éléments radioactifs (et donc de leur période de demi vie, et de leur constante de désintégration) permet des les utiliser pour différentes échelles de temps.

II.Des méthodes pour dater le temps long.

A.Des chronomètres à longue période.

Pour calculer le temps long on utilise des isotopes radioactifs ayant une période importante. Par exemple le couple Rb/Sr dont T= 49Ga, on l’utilise ainsi pour dater des roches très anciennes. Exemple les gneiss d’Amitsoq au Groenland.
Le couple U/Pb [chercher dans le Allègre]
Ces élèments éléments présentent des périodes de longues durée ce qui leur permet de dater le temps long, comment ces couples sont-ils exploités ? on distingue la détermination du temps dans les « systèmes riches » et dans les « systèmes pauvres »

B.Dater les systèmes riches.

Les systèmes riches sont les minéraux dans lesquels il n’y a pas d’élèments éléments fils lors de la formation. Ceci est le cas de nombreux minéraux facilement accessibles tels que les zircons, présents dans la croûte continentale.
Les zircons présentent une grande affinité pour l’uranium et le thorium qu’ils vont donc concentrer sous la forme de 3 élèments éléments pères : 238U, 235U et 232Th. Ces élèments éléments se désintègrent pour donner du plomb (Pb) ; tout le plomb ainsi accumulé est d’origine radiogénique.
La mesures de rapports suivant : 206Pb/238U, 207Pb/235U et 208Pb/232Th permet de tracer des courbes théoriques graduées en temps pour déterminer l’âge des systèmes ou l’âge d’événements.
Par exemple les couples associant le Pb et U sont réunis dans un diagramme sur une courbe théorique appelée la CONCORDIA. Les points situés sur cette courbe présentent le même âge pour les 2 chronomètres. Lorsque que l’un des deux chronomètres ne donne plus le même âge, par exemple lors d’un événement métamorphique qui ouvre le système, on passe sur la DISCORDIA. Le point d’intersection supérieur donne l’âge de fermeture du système, le point inférieur l’âge d’ouverture. (pas au programme du Capes a priori...donc je laisse tomber)
Estimation de l’âge de la Terre…

C.Dater des systèmes pauvres.

Ce sont les minéraux qui au cours de leur cristallisation incorporent une partie non négligeable d’élèments éléments fils. Il faut donc prendre en compte cette quantité d’éléments fils initiale dans l’estimation de l’âge du système.
C’est le cas, par exemple de la méthode dite Rb/Sr. Lors de sa formation, le minéral incorpore du 87Rb radioactif, du 87Sr initial (non issu de la désintégration) et du 86Sr stable.
Donner les équations pour aboutir à l’équation de la droite isochrone de type ax b
L’isochrone est la droite sur laquelle se situent des élèments éléments ou des minéraux de même âge. La pente de l’isochrone permet des calculer l’âge de la formation de la roche ou du minéral.
Baser fonder les courbes sur des exemples…

De nombreux isotopes radioactifs permettent donc de calculer des temps longs. D’autres élèments éléments présentent des périodes beaucoup plus courtes et sont donc utiliser pour dater le temps court.

III.Des méthodes pour dater le temps court.

L’élèment élément utilisé pour dater le temps court est le « radiocarbone », il fut utiliser la première fois en 1951 par Arnold et Libby pour dater un échantillon de bois prélevé sur la pyramide de Sakkarah.

A.L’origine du chronomètre.

Le carbone possède 3 isotopes : 12C, 13C et 14C. Le 12C représente 99% du carbone total, le 13C 1% et le 14C représente une infime partie (environ 1/1012).
L’isotope 14C utilisé comme chronomètre est produit dans la haute atmosphère. Les protons du rayonnement cosmique de l’azote (14N) de l’air réagissent pour donner du 14C et un neutron. Le 14C est ensuite incorporé dans le CO2 atmosphérique, qui sera dissous dans l’eau, entrera dans les chaînes trophiques (via photosynthèse). La quantité de 14C se renouvelle continuellement on l’admet donc constante : c’est la base du principe de datation par le 14C.
Quand les échanges cessent, la 14C va décroitre par désintégration pour donner N qui part dans l’atmosphère. On doit donc se baser fonder sur la quantité de 14C restante. Ainsi on peut déterminer l’âge de l’objet…

Comment évaluer la quantité de 14C restante ?

B.Compter pour dater.

Principe du compteur à scintillation qui compte les C désintégrés.

C.Un chronomètre limité.

Date max :???? 50 000 ans Dico de géol
De plus méthode dépendante de l’atmosphère, or composition fluctue dans le temps donc quantité de 14C fluctue. Par exemple :
Quand l’océan= réservoir, si modification des échanges océans-atmosphère alors modification de la concentration en 14C.
Si production de 14C varie…

Conclusion :
Radiochronologie = datation absolue dans la mesure où elle fournie une valeur absolue, mais ce sont des données relatives car elles ne donnent pas une vérité absolue à reformuler, pas très clair. Résultat avec incertitude souvent supérieure à la précision des datations basée sur la chronostratigraphie…

Voilà, qu'en dites vous?

Pas mal (en fait, très bien
Very Happy )
Le principe de mesure pour le temps long (spectrométrie de masse), manque peut-être

Ah, oui, et tu feras comme David : tu me copieras 20 fois : éléments!!!!!!!!!!
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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par PtiJu38 le Jeu 23 Oct - 20:17

j'ai changé mon message qui était là (je l'ai mis à la suite dans "Et après...")

alors... qu'est ce que je vais pouvoir écrire... les plans proposés sont géniaux!! (et moi??? ah!!ce plan à la base était pour moi parce que je suis une quiche en géochimie?? euh... c'est ma tortue naine qui a mangé ma feuille m'dame!)
Embarassed Embarassed bon d'accord j'avoue j'ai même pas lu les plans et j'y ai même pas réfléchi et j'ai même pas ouvert l'Allègre parce que je me suis toujours pas remis dans les isotopes parce que j'ai un retard monstre partout ( et tout ça même en travaillant tous les jours pendant 3h à la BU après mes bons 8h 17h de cours ou quand je peux faire 9h 20h à la BU quand j'ai pas cours...) (ça ça va dans PDP je crois... je diverge je diverge... tel un rift!! OK, c'était pourri comme vanne je sors)

mais bon je suis en vacances je vais pouvoir rattrapper mon retard et mettre mes fiches à jours... (et a peine fini que j'aurai même pas pu commencer à les apprendre)...


Dernière édition par PtiJu38 le Jeu 23 Oct - 20:34, édité 3 fois

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par Cattina le Ven 24 Oct - 9:25

Julien, prends le temps de le faire pendant les vacances, sans lire les plans qui ont été proposés, si tu préfères...

Ne désespère pas, c'est pas évident de faire deux choses à la fois, mais dis toi aussi que ce que tu apprends pour ton master n'est pas inutile pour le CAPES... Smile

Allez, courage !

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par Cattina le Ven 24 Oct - 9:57

Je reviens là dessus et je garde les commentaires de Corinne...

Chronos = le temps. Le temps est un paramètre important en géologie puisqu’il permet une chronologie des événements. Ainsi depuis toujours les géologues ont cherché à dater, classer de façon chronologiques les différents événements qui ont affectés la Terre, et ce avant même sa formation. euh, comment cela peut-il être possible? Je pense que Julie voulait dire qu'on peut aussi dater des évènements anétieurs à la formation de la Terre, mais qui ne l'ont pas affectée, vu qu'elle n'existait pas encore...
Les premières méthodes de datations ont permis de placer les événements les uns par rapport aux autres ; datation relative, comme la stratigraphie (étude des couches, de leur contenu et ajancement agencement).qui a notamment permis de définir l’échelle stratigraphique. Cependant ces méthodes manquent de précision, elles ne donnent pas un chiffre. Ainsi au début du siècle, avec la radiochronologie, le géologue va pouvoir donner des âges plus ou moins précis aux évènements, dater les roches azoïques et cristallines (inplaçable jusqu’alors ! ben si, on peut quand même dater des roches cristallines par datation relative, avec les auréoles de métamorphisme pas ex, non ? Enfin, ok, on peut pas donner une date comme pour les roches fossilifères. Mais à reformuler, c'est ambigu je pense...). On parle alors de datation absolue.
Les méthodes de radiochronologie reposent sur l’utilisation des isotopes radioactifs. Les isotopes étant des éléments chimiques de même numéro atomique mais qui diffèrent par leur masse atomique [faire « schéma » avec un élément E] => tu peux prendre un élément quelconque, pourquoi pas un élément non radioactif, justement pour montrer que tous les isotopes ne sont pas radioactifs, non ?
Il existe une grande diversité d’isotopes radioactifs qui présentent tous des propriétés différentes, d’où des méthodes radiochronologiques plus ou moins précises.
Quelles sont les méthodes de radiochronologie, leurs intérêts et limites dans leur application ?

I.Des méthodes basées sur la désintégration.
A.La détermination d’une date (je trouve que le titre ne correspond pas au contenu : "Principes de la désintégration" tout simplement?) Je suis ok avec cette remarque, dans ce A, tu ne parles pas encore de la date...
En s’appuyant sur les formules mathématiques et un élément X théorique.

1.La désintégration de l’élément père.

Chaque élément radioactif est caractérisé par sa constante de désintégration (= coefficient de proportionnalité de désintégration en fonction du temps). La désintégration est un phénomène irréversible.
Démonstration rapide pour aboutir à dX= -λX.dT (ou, X=Xo.e-λt )
courbe : montre la décroissance exponentielle de l’élément père.

2.La croissance de l’élément fils.
Aboutir à l’équation Y=X(eλt-1)
Courbe : montre la croissance exponentielle de l’élément fils (Y)

3.De la désintégration à l’estimation du temps.
Démonstration à partir des 2 équations ci-dessus pour aboutir à l’expression du temps.
t= 1/λ ln (Y/X 1)
Aussi période T (temps nécessaire pour diminuer de moitié, par désintégration, une quantité quelconque d’un élèment élément radioactif.
On peut en déduire la droite d’accumulation de l’élément fils Y=t λ X
Ah si, ok ici, pfff, j'ai lu trop vite... Mais tu ne parles pas encore des isochrones ? Je ne sais pas trop mais, moi, j'en parlerai ici, parceque c'est quand même la méthode de base, non ? Quoique, pour 14C on n'en a pas besoin...

Cependant le fait de se baser sur la désintégration d’un élément présente des limites notamment lors des ouvertures du système.

B.Ouverture du système et limite des méthodes. => ça, je trouve qu'il serait plus judicieux de le mettre dans chaque méthode, parceque les erreurs sont différentes se lon les méthodes... Et là, ça va faire très théorique déjà que le A l'est... Qu'en penses-tu ?
Montrer différentes droites d’accumulation de l’élément fils avec ouverture du système puis :
-Perte d’éléments, d’où erreur par défaut de l’expression de l’âge.
-Ajout d’éléments, d’où erreur par excès
-Perte totale d’où rajeunissement du système.

La diversité des éléments radioactifs (et donc de leur période de demi vie, et de leur constante de désintégration) permet des les utiliser pour différentes échelles de temps.

II.Des méthodes pour dater le temps long.
A.Des chronomètres à longue période.
Pour calculer le temps long on utilise des isotopes radioactifs ayant une période importante. Par exemple le couple Rb/Sr dont T= 49Ga, on l’utilise ainsi pour dater des roches très anciennes. Exemple les gneiss d’Amitsoq au Groenland.
Le couple U/Pb [chercher dans le Allègre]
Ces élèments éléments présentent des périodes de longues durée ce qui leur permet de dater le temps long, comment ces couples sont-ils exploités ? on distingue la détermination du temps dans les « systèmes riches » et dans les « systèmes pauvres »

B.Dater les systèmes riches.
Les systèmes riches sont les minéraux dans lesquels il n’y a pas d’élèments éléments fils lors de la formation. Ceci est le cas de nombreux minéraux facilement accessibles tels que les zircons, présents dans la croûte continentale.
Les zircons présentent une grande affinité pour l’uranium et le thorium qu’ils vont donc concentrer sous la forme de 3 élèments éléments pères : 238U, 235U et 232Th. Ces élèments éléments se désintègrent pour donner du plomb (Pb) ; tout le plomb ainsi accumulé est d’origine radiogénique.
La mesures de rapports suivant : 206Pb/238U, 207Pb/235U et 208Pb/232Th permet de tracer des courbes théoriques graduées en temps pour déterminer l’âge des systèmes ou l’âge d’événements.
Par exemple les couples associant le Pb et U sont réunis dans un diagramme sur une courbe théorique appelée la CONCORDIA. Les points situés sur cette courbe présentent le même âge pour les 2 chronomètres. Lorsque que l’un des deux chronomètres ne donne plus le même âge, par exemple lors d’un événement métamorphique qui ouvre le système, on passe sur la DISCORDIA. Le point d’intersection supérieur donne l’âge de fermeture du système, le point inférieur l’âge d’ouverture. (pas au programme du Capes a priori...donc je laisse tomber)
Estimation de l’âge de la Terre…
C'est marrant de démarrer sur U/Pb, tellement on est habitué à parler de Rb/Sr, mais pourquoi pas après tout... Je n'ai pas d'arguments qui me ferait commencer plus par l'un que par l'autre...

C.Dater des systèmes pauvres.
Ce sont les minéraux qui au cours de leur cristallisation incorporent une partie non négligeable d’élèments éléments fils. Il faut donc prendre en compte cette quantité d’éléments fils initiale dans l’estimation de l’âge du système.
C’est le cas, par exemple de la méthode dite Rb/Sr. Lors de sa formation, le minéral incorpore du 87Rb radioactif, du 87Sr initial (non issu de la désintégration) et du 86Sr stable.
Donner les équations pour aboutir à l’équation de la droite isochrone de type ax + b
L’isochrone est la droite sur laquelle se situent des élèments éléments ou des minéraux de même âge. La pente de l’isochrone permet des calculer l’âge de la formation de la roche ou du minéral.
Baser fonder les courbes sur des exemples… => oui, indisepnsable !

De nombreux isotopes radioactifs permettent donc de calculer des temps longs. D’autres élèments éléments présentent des périodes beaucoup plus courtes et sont donc utiliser utilisés Wink pour dater le temps court.

III.Des méthodes pour dater le temps court.
L’élèment élément utilisé pour dater le temps court est le « radiocarbone », il fut utilisé la première fois en 1951 par Arnold et Libby pour dater un échantillon de bois prélevé sur la pyramide de Sakkarah.
A.L’origine du chronomètre.
Le carbone possède 3 isotopes : 12C, 13C et 14C. Le 12C représente 99% du carbone total, le 13C 1% et le 14C représente une infime partie (environ 1/1012).
L’isotope 14C utilisé comme chronomètre est produit dans la haute atmosphère. Les protons du rayonnement cosmique de l’azote (14N) de l’air réagissent pour donner du 14C et un neutron. Le 14C est ensuite incorporé dans le CO2 atmosphérique, qui sera dissous dans l’eau, entrera dans les chaînes trophiques (via photosynthèse). La quantité de 14C se renouvelle continuellement on l’admet donc constante : c’est la base du principe de datation par le 14C.
Quand les échanges cessent, il faut dire quand est-ce que les échanges cessent justement. la 14C va décroitre par désintégration pour donner N qui part dans l’atmosphère. On doit donc se baser fonder sur la quantité de 14C restante. Ainsi on peut déterminer l’âge de l’objet…

Comment évaluer la quantité de 14C restante ?

B.Compter pour dater.
Principe du compteur à scintillation qui compte les C désintégrés. ==> tu n'as pas dit pour les autres, comment on fait ? Je pense que Corinne l'a dit, et le sprectromasse ?

C.Un chronomètre limité.
Date max :???? 50 000 ans Dico de géol
De plus méthode dépendante de l’atmosphère, or composition fluctue dans le temps donc quantité de 14C fluctue. Par exemple :
Quand l’océan= réservoir, si modification des échanges océans-atmosphère alors modification de la concentration en 14C.
Si production de 14C varie… ==> oui, tu peux donner des exemples concrets, avec des courbes de variations de CO2... Tu vois que c'est mieux d'introduire les limites dans les méthodes, et pas dans le I théorique, non ?
Et une petite question... Pourquoi le présent, le temps 0 des géologues est en 1950 ?


Conclusion :
Radiochronologie = datation absolue dans la mesure où elle fournie une valeur absolue, mais ce sont des données relatives car elles ne donnent pas une vérité absolue à reformuler, pas très clair. Résultat avec incertitude souvent supérieure à la précision des datations basée sur la chronostratigraphie… OK, moi, ça me va, j'ai compris l'idée, mais c'est vrai que c'est peut petre un peu confus...

Voilà, qu'en dites vous?

Pas mal (en fait, très bien
Very Happy ) [color=orange]Je suis ok, sauf les quelques remarques effectuées
Le principe de mesure pour le temps long (spectrométrie de masse), manque peut-être [color=orange]idem.

Sinon, et si tu nous donnais des dates précises pour tous les exmples que tu as cités ? Histoire de te faire chercher encore un tout petit peu dans les livres et notamment d'ouvrir un peu ce fameux Allègre qui fait si peur... Profite des vacances pour l'utiliser un peu, à petite dose, hein, sinon, danger... Laughing

Courage ! Ce plan est en très bonne voie... !

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par cocotruc le Ven 24 Oct - 10:34

Pourquoi le présent, le temps 0 des géologues est en 1950 ?
Parce que les explosions nucléaires ont "pollué" le système

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par Cattina le Lun 27 Oct - 0:22

On boucle celui là ?

Je posterai deux plans, un "classique" et celui de Julie au début de la semaine...

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par djoul le Lun 27 Oct - 11:46

Désolée de revenir si tard sur ce plan (il fallait absolument que je me pause de WE pour éviter la crise!!! )
Ok avec les remarques que vous avez faite, notemment pour le I sur l'ouverture, je l'introduirai sur les limites des méthodes.

J'ai justement empreinté le Allègre à la BU... je vais regarder...

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par cocotruc le Lun 27 Oct - 13:14

OK pour garder un plan "classique" et celui de julie

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par Manoo le Lun 27 Oct - 13:27

djoul a écrit:Désolée de revenir si tard sur ce plan (il fallait absolument que je me pause de WE pour éviter la crise!!! )

tu n'as pas à être désolée! il faut faire des pauses!!! on en a tous besoin

courage !!!

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par djoul le Lun 27 Oct - 15:31

Me revoilà avec le plan revu, corrigé... plein de noms, de dates, le bon orthographe de "élément" Wink etc! j'ai essayé de prendre en compte toutes les remarques.
C'est très long... bonne lecture!!


Chronos = le temps. Le temps est un paramètre important en géologie puisqu’il permet une chronologie des événements. Ainsi depuis toujours les géologues ont cherché à dater, classer de façon chronologiques les différents événements qui ont affectés la Terre, et ce avant même sa formation.
Les premières méthodes de datations ont permis de placer les événements les uns par rapport aux autres ; datation relative, comme la stratigraphie (étude des couches, de leur contenu et agenncement).qui a notamment permis de définir l’échelle stratigraphique. Cependant ces méthodes manquent de précision, elles ne donnent pas un chiffre. Ainsi au début du siècle, avec la radiochronologie, le géologue va pouvoir donner des âges plus ou moins précis aux évènements, dater les roches azoïques et cristallines (jusqu’alors c’est formation ne pouvaient être placées que par les méthodes de datation relatives : recoupement etc.) On parle alors de datation absolue.
Les méthodes de radiochronologie reposent sur l’utilisation des isotopes radioactifs. En effet, chaque éléments chimique est caractérisé par son nombre d’électrons Z, mais un même élément présente des isotopes qui diffèrent par leur nombre de neutrons N (= leur masse) [faire « schéma » avec un élément E] (=> tu peux prendre un élément quelconque, pourquoi pas un élément non radioactif, justement pour montrer que tous les isotopes ne sont pas radioactifs, non ? Oui, mais je ne vois pas trop comment faire…

Il existe une grande diversité d’isotopes radioactifs qui présentent tous des propriétés différentes, d’où des méthodes radiochronologiques plus ou moins précises.

Quelles sont les méthodes de radiochronologie, leurs intérêts et limites dans leur application ?

I.Des méthodes basées sur la désintégration.

A.La détermination d’une date.
En s’appuyant sur les formules mathématiques et un élément X théorique.

1.La désintégration de l’élément père.
Chaque élément radioactif est caractérisé par sa constante de désintégration (= coefficient de proportionnalité de désintégration en fonction du temps). La désintégration est un phénomène irréversible.
Démonstration rapide pour aboutir à dX= -λX.dT (ou, X=Xo.e-λt ) (= loi de Curie-Rutherford-Soddy= loi CRS !) (Allègre Géologie isotopique)

+ courbe : montre la décroissance exponentielle de l’élément père.

2.La croissance de l’élément fils.
Aboutir à l’équation Y=X(eλt-1)
Courbe : montre la croissance exponentielle de l’élément fils (Y)

3.De la désintégration à l’estimation du temps.Démonstration à partir des 2 équations ci-dessus pour aboutir à l’expression du temps.
t= 1/λ ln (Y/X +1)

Aussi période T (temps nécessaire pour diminuer de moitié, par désintégration, une quantité quelconque d’un élèment radioactif.

On peut en déduire la droite d’accumulation de l’élément fils Y=t+λ+X

La diversité des éléments radioactifs (et donc de leur période de demi vie, et de leur constante de désintégration) permet des les utiliser pour différentes échelles de temps.

II.Des méthodes pour dater le temps long.

A.Des chronomètres à longue période.
1.Les éléments aux périodes importantes.
Pour calculer le temps long on utilise des isotopes radioactifs ayant une période importante.
Par exemple le couple Rb/Sr dont T= 49Ga, on l’utilise ainsi pour dater des roches très anciennes. Exemple les gneiss d’Amitsoq au Groenland.

Le couple U/Pb. Ces éléments font parti d’une chaîne radioactive mise en évidence par Pierre et Marie Curie.

2.Mesurer la quantité de ces éléments.
On utilise pour cela le spectromètre de masse (dit « balance isotopique ») mis au point pas Aston en 1908 (il reçut d’ailleurs le prix Nobel de chimie en 1922 pour cet instrument.

Cet instrument repose sur un principe simple ; les atomes de l’élément chimique dont on veut mesurer la composition isotopique sont ionisés dans une chambre à vide. Les ions produits sont accélérés grâce à une différence de potentiel, ainsi on obtient des faisceaux d’ions constituant un courant électrique qu’on fait passer dans un champ magnétique. Ce champ magnétique dévie le courant électrique plus ou moins fort (selon le poids des éléments) ainsi il y a un tri des ions selon leur masse. En mesurant la valeur relative des courants électriques créés par chaque faisceau d’ions isolés, on mesure l’abondance relative de chaque isotope. (Allègre Géologie isotopique)

Ces éléments présentent des périodes de longues durée ce qui leur permet de dater le temps long, comment ces couples sont-ils exploités ? on distingue la détermination du temps dans les « systèmes riches » et dans les « systèmes pauvres »

B.Dater les systèmes riches.

Les systèmes riches sont les minéraux dans lesquels il n’y a pas d’éléments fils lors de la formation. Ceci est le cas de nombreux minéraux facilement accessibles tels que les zircons, les biotites, présents dans la croûte continentale.

Les zircons présentent une grande affinité pour l’uranium et le thorium qu’ils vont donc concentrer sous la forme de 3 éléments pères : 238U, 235U et 232Th. Ces éléments se désintègrent pour donner du plomb (Pb) ; tout le plomb ainsi accumulé est d’origine radiogénique.

La mesures de rapports suivant : 206Pb/238U, 207Pb/235U et 208Pb/232Th permet de tracer des courbes théoriques graduées en temps pour déterminer l’âge des systèmes ou l’âge d’événements.

1.Zircons du Morton-gneiss du Minnesota.
(Allègre Géologie isotopique p82)

Utilisation les couples associant le Pb et U. les points sont réunis dans un diagramme sur une courbe théorique appelée la CONCORDIA. Les points situés sur cette courbe présentent le même âge pour les 2 chronomètres : les âges calculés sont concordants. Lorsque que l’un des deux chronomètres ne donnent plus le même âge, par exemple lors d’un événement métamorphique qui ouvre le système, on passe sur la DISCORDIA.C’est Louis Ahrens en 1954 qui remarqua cet alignement coupant la concordia en 2 points, puis Georges Wetherill a montré que l’on pouvait interpréter les points d’intersection comme étant l’âge de cristallisation des minerais d’uranium et l’âge d’une perturbation ayant affecté les minéraux et provoqué des échanges d’uranium et de plomb avec l’environnement.

2.Estimation de l’âge de la Terre.
Depuis tout temps les Hommes essayent de connaître l’âge de la Terre. Ils essayèrent de diverses manières (p207 Allègre Géologie isotopique).

Rutherford et Boltwood furent les premiers à proposer un âge radiogénique dépassant le milliard d’années. Puis Nier, en utilisant la méthode Plomb-plomb évalua cet âge à 2,5Ga.

En 1950, les progrès de la spectrométrie de masse ont permis à Patterson de mesurer l’âge grâce à la composition isotopique en plomb de météorites. Age 4,5Ga. [diagramme Pb/Pb]

C.Dater des systèmes pauvres.

Ce sont les minéraux qui au cours de leur cristallisation incorporent une partie non négligeable d’éléments fils. Il faut donc prendre en compte cette quantité d’éléments fils initiale dans l’estimation de l’âge du système.

C’est le cas, par exemple de la méthode dite Rb/Sr proposée par Louis Nicolaysen suite aux premières tentatives de Peter Jeffrey et William Compston. Lors de sa formation, le minéral incorpore du 87Rb radioactif, du 87Sr initial (non issu de la désintégration) et du 86Sr stable.

Donner les équations pour aboutir à l’équation de la droite isochrone de type ax+b
L’isochrone est la droite sur laquelle se situe des élèments ou des minéraux de même âge. La pente de l’isochrone permet des calculer l’âge de la formation de la roche ou du minéral.

La mesure d’un âge nécessite donc une mesure du rapport isotopique du Sr, une mesure des concentrations en Rb et Sr pour chaque système étudié appartenant à une série cogénétique (= issue du même phénomène de genèse)
Baser les courbes sur des exemples…

De nombreux isotopes radioactifs permettent donc de calculer des temps longs. D’autres éléments présentent des périodes beaucoup plus courtes et sont donc utilisés pour dater le temps court.

III.Des méthodes pour dater le temps court.

L’élément utilisé pour dater le temps court est le « radiocarbone », il fut utiliser la première fois en 1951 par Arnold et Libby pour dater un échantillon de bois prélevé sur la pyramide de Sakkarah.

A.L’origine du chronomètre.

Le carbone possède 3 isotopes : 12C, 13C et 14C. Le 12C représente 99% du carbone total, le 13C 1% et le 14C représente une infime partie (environ 1/1012).

L’isotope 14C utilisé comme chronomètre est produit dans la haute atmosphère. Les protons du rayonnement cosmique de l’azote (14N) de l’air réagissent pour donner du 14C et un neutron. Le 14C est ensuite incorporé dans le CO2 atmosphérique, qui sera dissous dans l’eau, entrera dans les chaînes trophiques (via photosynthèse). La quantité de 14C se renouvelle continuellement on l’admet donc constante : c’est la base du principe de datation par le 14C.

A la mort des organismes vivant les échanges vont cesser, l’organisme a emmagasiné une quantité donnée de 14C. Cette quantité va décroitre par désintégration pour donner N qui part dans l’atmosphère. On doit donc se baser sur la quantité de 14C restante. Ainsi on peut déterminer l’âge de l’objet…

Comment évaluer la quantité de 14C restante ?

B.Compter pour dater.

Principe du compteur à scintillation qui compte les C désintégrés.

C.Un chronomètre limité.

Pour pouvoir appliquer la méthode du carbone 14 il faut avant tout s’assurer que le système soit fermé. Par exemple, si on veut dater un parchemin, ce dernier ne doit avoir ni gagné, ni perdu de carbone 14 depuis le temps où il a été fabriqué, c’est-à-dire depuis le temps où l’animal qui a servi à sa fabrication est mort… Rien n’est plus difficile à estimer !

Date max : 50000ans

De plus méthode dépendante de l’atmosphère, or composition fluctue dans le temps donc quantité de 14C fluctue. Par exemple :
Quand l’océan= réservoir, si modification des échanges océans-atmosphère alors modification de la concentration en 14C. (variation de la quantité en CO2 au cours des temps géologiques, (voir Paléoclimats de Deconinck)
Combustion des charbons et pétroles dilue la « teneur naturelle » en carbone 14 de l’atmosphère. Les expériences nucléaires injectent une quantité importante de carbone 14 dans l’atmosphère et perturbe le cycle naturel du carbone 14. Etc !
D’où, besoin d’une courbe de calibration… = limite de la méthode.

Et une petite question... Pourquoi le présent, le temps 0 des géologues est en 1950 ?
Je ne sais plus... j'ai pas trouvé... je donne ma langue au chat!

Conclusion :
Radiochronologie = datation absolue dans la mesure où elle fournie une valeur absolue, mais ce sont des données relatives car elles ne donnent pas une vérité absolue. Résultat avec incertitude souvent supérieure à la précision des datations basée sur la chronostratigraphie…

Voilà...
sinon pour les livres:
Géologie istopique Allègre (qui n'est pas aussi méchant que ça, finalement...)
La mesure du temps dans l'histoire de la Terre DeWever et Co!
STU Brahic et co!

djoul

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par chapara le Lun 27 Oct - 17:09

Bon j'ai pas tout suivi le débat sur ce plan mais je tente juste quelques trucs..

[quote="djoul

Chronos = le temps. Le temps est un paramètre important en géologie puisqu’il permet une chronologie des événements. Ainsi depuis toujours ca c'est un truc à ne pas dire --> ca ne veut rien dire depuis toujours! je me suis fait allumer perso y a 2 ans à Paris quand j'ai dis ca! les géologues ont cherché à dater, classer de façon chronologiques les différents événements qui ont affectés la Terre, et ce avant même sa formation. ?? ils ont cherché à dater des trucs avant la formation de la Terre.. ben punaise je savais po moi que l'homme existait avant la formation de la terre... Les premières méthodes de datations ont permis de placer les événements les uns par rapport aux autres ; datation relative, comme la stratigraphie on parle pas plutôt de chronostratigraphie?(étude des couches, de leur contenu et agenncement).qui a notamment permis de définir l’échelle stratigraphique. Cependant ces méthodes manquent de précision, elles ne donnent pas un chiffre Est ce que le fait de ne pas donner un chiffre manque de précision? oui certes on ne date pas mais la chronostratigraphie peut être très précise dans la mise en place d'une suite d'évènement.. sans les dater! je sais pas si je suis compréhensible.. Ainsi au début du siècle, avec la radiochronologie, le géologue va pouvoir donner des âges plus ou moins précis aux évènements, dater les roches azoïques et cristallines (jusqu’alors c’est formation ne pouvaient être placées que par les méthodes de datation relatives : recoupement etc.) On parle alors de datation absolue.
Les méthodes de radiochronologie reposent sur l’utilisation des isotopes radioactifs. En effet, chaque éléments chimique est caractérisé par son nombre d’électrons Z, mais un même élément présente des isotopes qui diffèrent par leur nombre de neutrons N (= leur masse) [faire « schéma » avec un élément E] (=> tu peux prendre un élément quelconque, pourquoi pas un élément non radioactif, justement pour montrer que tous les isotopes ne sont pas radioactifs, non ? Oui, mais je ne vois pas trop comment faire…

Il existe une grande diversité d’isotopes radioactifs qui présentent tous des propriétés différentes, d’où des méthodes radiochronologiques plus ou moins précises.

Quelles sont les méthodes de radiochronologie, leurs intérêts et limites dans leur application ?

I.Des méthodes basées sur la désintégration.

A.La détermination d’une date.
En s’appuyant sur les formules mathématiques et un élément X théorique.

1.La désintégration de l’élément père.
Chaque élément radioactif est caractérisé par sa constante de désintégration (= coefficient de proportionnalité de désintégration en fonction du temps). La désintégration est un phénomène irréversible.
Démonstration rapide pour aboutir à dX= -λX.dT (ou, X=Xo.e-λt ) (= loi de Curie-Rutherford-Soddy= loi CRS !) (Allègre Géologie isotopique)

+ courbe : montre la décroissance exponentielle de l’élément père.

2.La croissance de l’élément fils.
Aboutir à l’équation Y=X(eλt-1)
Courbe : montre la croissance exponentielle de l’élément fils (Y)

3.De la désintégration à l’estimation du temps.Démonstration à partir des 2 équations ci-dessus pour aboutir à l’expression du temps.
t= 1/λ ln (Y/X +1)

Aussi période T (temps nécessaire pour diminuer de moitié, par désintégration, une quantité quelconque d’un élèment radioactif.

On peut en déduire la droite d’accumulation de l’élément fils Y=t+λ+X

La diversité des éléments radioactifs (et donc de leur période de demi vie, et de leur constante de désintégration) permet des les utiliser pour différentes échelles de temps.

--> personnellement cette partie je la trouve vachement super trop théorique... pouruqoi ne pas prendre un vrai exemple à chaque fois?
II.Des méthodes pour dater le temps long.

A.Des chronomètres à longue période.
1.Les éléments aux périodes importantes.
euh les titres ils veulent dire la même chose...
Pour calculer le temps long on utilise des isotopes radioactifs ayant une période importante.
Par exemple le couple Rb/Sr dont T= 49Ga, on l’utilise ainsi pour dater des roches très anciennes. Exemple les gneiss d’Amitsoq au Groenland.

Le couple U/Pb. Ces éléments font parti d’une chaîne radioactive mise en évidence par Pierre et Marie Curie.

2.Mesurer la quantité de ces éléments.
On utilise pour cela le spectromètre de masse (dit « balance isotopique ») mis au point pas Aston en 1908 (il reçut d’ailleurs le prix Nobel de chimie en 1922 pour cet instrument.

Cet instrument repose sur un principe simple ; les atomes de l’élément chimique dont on veut mesurer la composition isotopique sont ionisés dans une chambre à vide. Les ions produits sont accélérés grâce à une différence de potentiel, ainsi on obtient des faisceaux d’ions constituant un courant électrique qu’on fait passer dans un champ magnétique. Ce champ magnétique dévie le courant électrique plus ou moins fort (selon le poids des éléments) ainsi il y a un tri des ions selon leur masse. En mesurant la valeur relative des courants électriques créés par chaque faisceau d’ions isolés, on mesure l’abondance relative de chaque isotope. (Allègre Géologie isotopique)

Ces éléments présentent des périodes de longues durée ce qui leur permet de dater le temps long, comment ces couples sont-ils exploités ? on distingue la détermination du temps dans les « systèmes riches » et dans les « systèmes pauvres »

B.Dater les systèmes riches.

Les systèmes riches sont les minéraux dans lesquels il n’y a pas d’éléments fils lors de la formation. Ceci est le cas de nombreux minéraux facilement accessibles tels que les zircons, les biotites, présents dans la croûte continentale.

Les zircons présentent une grande affinité pour l’uranium et le thorium qu’ils vont donc concentrer sous la forme de 3 éléments pères : 238U, 235U et 232Th. Ces éléments se désintègrent pour donner du plomb (Pb) ; tout le plomb ainsi accumulé est d’origine radiogénique.

La mesures de rapports suivant : 206Pb/238U, 207Pb/235U et 208Pb/232Th permet de tracer des courbes théoriques graduées en temps pour déterminer l’âge des systèmes ou l’âge d’événements.

1.Zircons du Morton-gneiss du Minnesota.
(Allègre Géologie isotopique p82)

Utilisation les couples associant le Pb et U. les points sont réunis dans un diagramme sur une courbe théorique appelée la CONCORDIA. Les points situés sur cette courbe présentent le même âge pour les 2 chronomètres : les âges calculés sont concordants. Lorsque que l’un des deux chronomètres ne donnent plus le même âge, par exemple lors d’un événement métamorphique qui ouvre le système, on passe sur la DISCORDIA.C’est Louis Ahrens en 1954 qui remarqua cet alignement coupant la concordia en 2 points, puis Georges Wetherill a montré que l’on pouvait interpréter les points d’intersection comme étant l’âge de cristallisation des minerais d’uranium et l’âge d’une perturbation ayant affecté les minéraux et provoqué des échanges d’uranium et de plomb avec l’environnement.

2.Estimation de l’âge de la Terre.
Depuis tout temps les Hommes essayent de connaître l’âge de la Terre. Ils essayèrent de diverses manières (p207 Allègre Géologie isotopique).

Rutherford et Boltwood furent les premiers à proposer un âge radiogénique dépassant le milliard d’années. Puis Nier, en utilisant la méthode Plomb-plomb évalua cet âge à 2,5Ga.

En 1950, les progrès de la spectrométrie de masse ont permis à Patterson de mesurer l’âge grâce à la composition isotopique en plomb de météorites. Age 4,5Ga. [diagramme Pb/Pb]

personnellement j'aurais pas parlé de ce couple là.. il n'est pas au programme du capes et puis je le connais trop peu et faut faire des choix... Laughing

C.Dater des systèmes pauvres.

Ce sont les minéraux qui au cours de leur cristallisation incorporent une partie non négligeable d’éléments fils. Il faut donc prendre en compte cette quantité d’éléments fils initiale dans l’estimation de l’âge du système.

C’est le cas, par exemple de la méthode dite Rb/Sr proposée par Louis Nicolaysen suite aux premières tentatives de Peter Jeffrey et William Compston. Lors de sa formation, le minéral incorpore du 87Rb radioactif, du 87Sr initial (non issu de la désintégration) et du 86Sr stable.

Donner les équations pour aboutir à l’équation de la droite isochrone de type ax+b
L’isochrone est la droite sur laquelle se situe des élèments ou des minéraux de même âge. La pente de l’isochrone permet des calculer l’âge de la formation de la roche ou du minéral.

La mesure d’un âge nécessite donc une mesure du rapport isotopique du Sr, une mesure des concentrations en Rb et Sr pour chaque système étudié appartenant à une série cogénétique (= issue du même phénomène de genèse)
Baser les courbes sur des exemples…

De nombreux isotopes radioactifs permettent donc de calculer des temps longs. D’autres éléments présentent des périodes beaucoup plus courtes et sont donc utilisés pour dater le temps court.

III.Des méthodes pour dater le temps court.

L’élément utilisé pour dater le temps court est le « radiocarbone », il fut utiliser la première fois en 1951 par Arnold et Libby pour dater un échantillon de bois prélevé sur la pyramide de Sakkarah.

A.L’origine du chronomètre.

Le carbone possède 3 isotopes : 12C, 13C et 14C. Le 12C représente 99% du carbone total, le 13C 1% et le 14C représente une infime partie (environ 1/1012).

L’isotope 14C utilisé comme chronomètre est produit dans la haute atmosphère. Les protons du rayonnement cosmique de l’azote (14N) de l’air réagissent pour donner du 14C et un neutron. Le 14C est ensuite incorporé dans le CO2 atmosphérique, qui sera dissous dans l’eau, entrera dans les chaînes trophiques (via photosynthèse). La quantité de 14C se renouvelle continuellement on l’admet donc constante : c’est la base du principe de datation par le 14C.

A la mort des organismes vivant les échanges vont cesser, l’organisme a emmagasiné une quantité donnée de 14C. Cette quantité va décroitre par désintégration pour donner N qui part dans l’atmosphère. On doit donc se baser sur la quantité de 14C restante. Ainsi on peut déterminer l’âge de l’objet…

Comment évaluer la quantité de 14C restante ?

B.Compter pour dater.

Principe du compteur à scintillation qui compte les C désintégrés.

C.Un chronomètre limité.

Pour pouvoir appliquer la méthode du carbone 14 il faut avant tout s’assurer que le système soit fermé. Par exemple, si on veut dater un parchemin, ce dernier ne doit avoir ni gagné, ni perdu de carbone 14 depuis le temps où il a été fabriqué, c’est-à-dire depuis le temps où l’animal qui a servi à sa fabrication est mort… Rien n’est plus difficile à estimer !

Date max : 50000ans

De plus méthode dépendante de l’atmosphère, or composition fluctue dans le temps donc quantité de 14C fluctue. Par exemple :
Quand l’océan= réservoir, si modification des échanges océans-atmosphère alors modification de la concentration en 14C. (variation de la quantité en CO2 au cours des temps géologiques, (voir Paléoclimats de Deconinck)
Combustion des charbons et pétroles dilue la « teneur naturelle » en carbone 14 de l’atmosphère. Les expériences nucléaires injectent une quantité importante de carbone 14 dans l’atmosphère et perturbe le cycle naturel du carbone 14. Etc !
D’où, besoin d’une courbe de calibration… = limite de la méthode.

Et une petite question... Pourquoi le présent, le temps 0 des géologues est en 1950 ?
Je ne sais plus... j'ai pas trouvé... je donne ma langue au chat!

Conclusion :
Radiochronologie = datation absolue dans la mesure où elle fournie une valeur absolue, mais ce sont des données relatives car elles ne donnent pas une vérité absolue. Résultat avec incertitude souvent supérieure à la précision des datations basée sur la chronostratigraphie… ah ben tu vois ici tu contrdis ton intro!

Voilà...
sinon pour les livres:
Géologie istopique Allègre (qui n'est pas aussi méchant que ça, finalement...)
La mesure du temps dans l'histoire de la Terre DeWever et Co!
STU Brahic et co!
[/quote][b]

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par cocotruc le Lun 27 Oct - 18:20

Copie d'un de mes messages précédents

Pourquoi le présent, le temps 0 des géologues est en 1950 ?
Parce que les explosions nucléaires ont "pollué" le système

cocotruc

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par Cattina le Mar 28 Oct - 11:03

A moi de nouveau... Wink

Chronos = le temps. Le temps est un paramètre important en géologie puisqu’il permet une chronologie des événements. Ainsi depuis toujours les géologues ont cherché à dater, classer de façon chronologiques les différents événements qui ont affectés la Terre, et ce avant même sa formation.
Les premières méthodes de datations ont permis de placer les événements les uns par rapport aux autres ; datation relative, comme la stratigraphie (étude des couches, de leur contenu et agenncement).qui a notamment permis de définir l’échelle stratigraphique. Cependant ces méthodes manquent de précision, elles ne donnent pas un chiffre. Ainsi au début du siècle, avec la radiochronologie, le géologue va pouvoir donner des âges plus ou moins précis aux évènements, dater les roches azoïques et cristallines (jusqu’alors c’est formation ne pouvaient être placées que par les méthodes de datation relatives : recoupement etc.) On parle alors de datation absolue.
Les méthodes de radiochronologie reposent sur l’utilisation des isotopes radioactifs. En effet, chaque éléments chimique est caractérisé par son nombre d’électrons Z, mais un même élément présente des isotopes qui diffèrent par leur nombre de neutrons N (= leur masse) [faire « schéma » avec un élément E] (=> tu peux prendre un élément quelconque, pourquoi pas un élément non radioactif, justement pour montrer que tous les isotopes ne sont pas radioactifs, non ? Oui, mais je ne vois pas trop comment faire… Ben par exemple tu prends les isotopes de l'oxygène... Ou même les isotopes du carbone, et tu montres alors 2 types d'isotopes, les isotopes radioactifs et les isotopes non radioactifs... Tu vois ce que je veux dire ?

Il existe une grande diversité d’isotopes radioactifs qui présentent tous des propriétés différentes, d’où des méthodes radiochronologiques plus ou moins précises.

Quelles sont les méthodes de radiochronologie, leurs intérêts et limites dans leur application ?

I.Des méthodes basées sur la désintégration.

A.La détermination d’une date. euh, t'as un A et plus de de B ??
En s’appuyant sur les formules mathématiques et un élément X théorique.

1.La désintégration de l’élément père.
Chaque élément radioactif est caractérisé par sa constante de désintégration (= coefficient de proportionnalité de désintégration en fonction du temps). La désintégration est un phénomène irréversible.
Démonstration rapide pour aboutir à dX= -λX.dT (ou, X=Xo.e-λt ) (= loi de Curie-Rutherford-Soddy= loi CRS !) (Allègre Géologie isotopique)

+ courbe : montre la décroissance exponentielle de l’élément père.

2.La croissance de l’élément fils.
Aboutir à l’équation Y=X(eλt-1)
Courbe : montre la croissance exponentielle de l’élément fils (Y)

3.De la désintégration à l’estimation du temps.Démonstration à partir des 2 équations ci-dessus pour aboutir à l’expression du temps.
t= 1/λ ln (Y/X +1)

Aussi période T (temps nécessaire pour diminuer de moitié, par désintégration, une quantité quelconque d’un élèment radioactif.

On peut en déduire la droite d’accumulation de l’élément fils Y=t+λ+X

Ouéch, c'est vrai que ça fait théorique... Suspect Mais bon... Moi, je mettrai le spectro ici... Au pire, prends un ex dans le I, sans dire "à quoi ça sert" et ensuite, tu le reprends par la suite...

La diversité des éléments radioactifs (et donc de leur période de demi vie, et de leur constante de désintégration) permet des les utiliser pour différentes échelles de temps.

II.Des méthodes pour dater le temps long.
A.Des chronomètres à longue période.
1.Les éléments aux périodes importantes. idem avec Corinne (c'est elle qui a dit que c'était le même titre... T'es pas obligée de faire des 1, 2 et 3...)
Pour calculer le temps long on utilise des isotopes radioactifs ayant une période importante.
Par exemple le couple Rb/Sr dont T= 49Ga, on l’utilise ainsi pour dater des roches très anciennes. Exemple les gneiss d’Amitsoq au Groenland.

Le couple U/Pb. Ces éléments font parti d’une chaîne radioactive mise en évidence par Pierre et Marie Curie.

2.Mesurer la quantité de ces éléments.
On utilise pour cela le spectromètre de masse (dit « balance isotopique ») mis au point pas Aston en 1908 (il reçut d’ailleurs le prix Nobel de chimie en 1922 pour cet instrument.

Cet instrument repose sur un principe simple ; les atomes de l’élément chimique dont on veut mesurer la composition isotopique sont ionisés dans une chambre à vide. Les ions produits sont accélérés grâce à une différence de potentiel, ainsi on obtient des faisceaux d’ions constituant un courant électrique qu’on fait passer dans un champ magnétique. Ce champ magnétique dévie le courant électrique plus ou moins fort (selon le poids des éléments) ainsi il y a un tri des ions selon leur masse. En mesurant la valeur relative des courants électriques créés par chaque faisceau d’ions isolés, on mesure l’abondance relative de chaque isotope. (Allègre Géologie isotopique)

Ces éléments présentent des périodes de longues durée ce qui leur permet de dater le temps long, comment ces couples sont-ils exploités ? on distingue la détermination du temps dans les « systèmes riches » et dans les « systèmes pauvres »

B.Dater les systèmes riches.
Les systèmes riches sont les minéraux dans lesquels il n’y a pas d’éléments fils lors de la formation. Ceci est le cas de nombreux minéraux facilement accessibles tels que les zircons, les biotites, présents dans la croûte continentale.

Les zircons présentent une grande affinité pour l’uranium et le thorium qu’ils vont donc concentrer sous la forme de 3 éléments pères : 238U, 235U et 232Th. Ces éléments se désintègrent pour donner du plomb (Pb) ; tout le plomb ainsi accumulé est d’origine radiogénique.

La mesures de rapports suivant : 206Pb/238U, 207Pb/235U et 208Pb/232Th permet de tracer des courbes théoriques graduées en temps pour déterminer l’âge des systèmes ou l’âge d’événements.

1.Zircons du Morton-gneiss du Minnesota.
(Allègre Géologie isotopique p82)

Utilisation les couples associant le Pb et U. les points sont réunis dans un diagramme sur une courbe théorique appelée la CONCORDIA. Les points situés sur cette courbe présentent le même âge pour les 2 chronomètres : les âges calculés sont concordants. Lorsque que l’un des deux chronomètres ne donnent plus le même âge, par exemple lors d’un événement métamorphique qui ouvre le système, on passe sur la DISCORDIA.C’est Louis Ahrens en 1954 qui remarqua cet alignement coupant la concordia en 2 points, puis Georges Wetherill a montré que l’on pouvait interpréter les points d’intersection comme étant l’âge de cristallisation des minerais d’uranium et l’âge d’une perturbation ayant affecté les minéraux et provoqué des échanges d’uranium et de plomb avec l’environnement.

2.Estimation de l’âge de la Terre.
Depuis tout temps là, ok avec Manoo, évite ce genre de formule... Je me suis aussi faite allumée à l'écrit de **** Wink les Hommes essayent de connaître l’âge de la Terre. Ils essayèrent de diverses manières (p207 Allègre Géologie isotopique).

Rutherford et Boltwood furent les premiers à proposer un âge radiogénique dépassant le milliard d’années. Puis Nier, en utilisant la méthode Plomb-plomb évalua cet âge à 2,5Ga.

En 1950, les progrès de la spectrométrie de masse ont permis à Patterson de mesurer l’âge grâce à la composition isotopique en plomb de météorites. Age 4,5Ga. [diagramme Pb/Pb]

C.Dater des systèmes pauvres.
Ce sont les minéraux qui au cours de leur cristallisation incorporent une partie non négligeable d’éléments fils. Il faut donc prendre en compte cette quantité d’éléments fils initiale dans l’estimation de l’âge du système.

C’est le cas, par exemple de la méthode dite Rb/Sr proposée par Louis Nicolaysen suite aux premières tentatives de Peter Jeffrey et William Compston. Lors de sa formation, le minéral incorpore du 87Rb radioactif, du 87Sr initial (non issu de la désintégration) et du 86Sr stable.

Donner les équations pour aboutir à l’équation de la droite isochrone de type ax+b
L’isochrone est la droite sur laquelle se situe des élèments ou des minéraux de même âge. La pente de l’isochrone permet des calculer l’âge de la formation de la roche ou du minéral.

La mesure d’un âge nécessite donc une mesure du rapport isotopique du Sr, une mesure des concentrations en Rb et Sr pour chaque système étudié appartenant à une série cogénétique (= issue du même phénomène de genèse)
Baser les courbes sur des exemples…

De nombreux isotopes radioactifs permettent donc de calculer des temps longs. D’autres éléments présentent des périodes beaucoup plus courtes et sont donc utilisés pour dater le temps court.

III.Des méthodes pour dater le temps court.
L’élément utilisé pour dater le temps court est le « radiocarbone », il fut utiliser la première fois en 1951 par Arnold et Libby pour dater un échantillon de bois prélevé sur la pyramide de Sakkarah.

A.L’origine du chronomètre.
Le carbone possède 3 isotopes : 12C, 13C et 14C. Le 12C représente 99% du carbone total, le 13C 1% et le 14C représente une infime partie (environ 1/1012).

L’isotope 14C utilisé comme chronomètre est produit dans la haute atmosphère. Les protons du rayonnement cosmique de l’azote (14N) de l’air réagissent pour donner du 14C et un neutron. Le 14C est ensuite incorporé dans le CO2 atmosphérique, qui sera dissous dans l’eau, entrera dans les chaînes trophiques (via photosynthèse). La quantité de 14C se renouvelle continuellement on l’admet donc constante : c’est la base du principe de datation par le 14C.

A la mort des organismes vivant les échanges vont cesser, l’organisme a emmagasiné une quantité donnée de 14C. Cette quantité va décroitre par désintégration pour donner N qui part dans l’atmosphère. On doit donc se baser sur la quantité de 14C restante. Ainsi on peut déterminer l’âge de l’objet…

Comment évaluer la quantité de 14C restante ?

B.Compter pour dater.
Principe du compteur à scintillation qui compte les C désintégrés.

C.Un chronomètre limité.
Pour pouvoir appliquer la méthode du carbone 14 il faut avant tout s’assurer que le système soit fermé. Par exemple, si on veut dater un parchemin, ce dernier ne doit avoir ni gagné, ni perdu de carbone 14 depuis le temps où il a été fabriqué, c’est-à-dire depuis le temps où l’animal qui a servi à sa fabrication est mort… Rien n’est plus difficile à estimer !

Date max : 50000ans

De plus méthode dépendante de l’atmosphère, or composition fluctue dans le temps donc quantité de 14C fluctue. Par exemple :
Quand l’océan= réservoir, si modification des échanges océans-atmosphère alors modification de la concentration en 14C. (variation de la quantité en CO2 au cours des temps géologiques, (voir Paléoclimats de Deconinck)
Combustion des charbons et pétroles dilue la « teneur naturelle » en carbone 14 de l’atmosphère. Les expériences nucléaires injectent une quantité importante de carbone 14 dans l’atmosphère et perturbe le cycle naturel du carbone 14. Etc !
D’où, besoin d’une courbe de calibration… = limite de la méthode.

Et une petite question... Pourquoi le présent, le temps 0 des géologues est en 1950 ?
Je ne sais plus... j'ai pas trouvé... je donne ma langue au chat!

Conclusion :
Radiochronologie = datation absolue dans la mesure où elle fournie une valeur absolue, mais ce sont des données relatives car elles ne donnent pas une vérité absolue. Résultat avec incertitude souvent supérieure à la précision des datations basée sur la chronostratigraphie…

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Pour moi, ça roule...

Remarque dans le nouveau PLS, il est écrit qu'on a daté des roches plus vieilles que les gneiss d'Acasta. Ce sont les roches de la formation Nuvvuagittuq au Québec, et ça grâce au couple Sm/Nd. Je pense que ça peut le faire de le glisser dans le développement ou en conclusion... Bon, ok faut le retenir, mais sinon, essaie (je sais, dur...) de retenir que c'est dans un PLS... et tu demanderas si le préparateur peut pas te le retrouver, si t'as du bol...

Courage !

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par chapara le Mar 28 Oct - 13:34

NON Cattina c'est tout moi qui est dit pour les titres et les "depuis tout temps, depuis toujours"..

non mais...
mdr

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

Message par Cattina le Mar 28 Oct - 14:19

Embarassed Désolée... Wink

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Re: PDS n°4 -- Les méthodes de radiochronologie

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