Cours de Terminale 2003-2004








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Cours de Terminale 2003-2004
Introduction : approche du temps en biologie et géologie.

Notre planète (biosphère et géosphère) présente deux propriétés d’apparence contradictoires :

Stabilité, variabilité.

Exemples : stabilité géologique à l’échelle humaine, variabilité importante à l’échelle des temps géologiques.

Stabilité de la biosphère, variabilité des espèces (évolution)

Stabilité de l’espèce, variabilité des individus.

Stabilité de l’individu, variabilité de ses constituants (cellules immunologiques).

Cette contradiction est levée si l’on regarde les évènements à une échelle de temps différente. Quelles sont les différentes échelles de temps

- Comment la planète actuelle (avec ses habitants) s’est-elle construite au cours du temps ? Son fonctionnement a-t-il toujours été conforme à l’actuel ou s’est-il modifié au cours du temps ?

- Quels sont les événements majeurs qui jalonnent cette histoire ? Quand se sont-ils produits? Comment peut-on les dater? Comment peut-on apprécier leur durée ?

- Sur quel(s) critère(s), notamment temporel(s), peut-on définir la stabilité ou la variabilité d’un individu, d’une chaîne de montagne, d’une molécule, d’une espèce, d’un domaine océanique…?

- Quelles sont les durées caractéristiques d’existence d’un individu, d’une chaîne de montagne, d’une molécule, d’une espèce, d’un domaine océanique…?

- Les modifications de la planète et de ses habitants sont-elles continues ou discontinues ?


La mesure du temps dans l’histoire de la terre et de la vie. (p163)

A) Approche du temps en géologie :

- Repérer sur une frise du temps les grands événements déjà abordés au cours des classes précédentes en sciences de la

vie et de la Terre.

- Par une recherche documentaire, faire construire une frise du temps en y plaçant les événements couramment évoqués

dans la presse de vulgarisation scientifique et faire naître le besoin d’une justification rigoureuse (ou d’une remise en cause) de cette présentation.

Parmi les événements clés intéressants, on peut citer sans les développer, les exemples suivants :

- La formation de la Terre et sa différenciation

- L’apparition de la vie

- L’apparition de l’atmosphère oxydante

- La mise en place de la tectonique des plaques

- L’apparition de la cellule eucaryote

- L’apparition de la première coquille (ou du premier squelette)

- L’apparition du premier vertébré

- L’apparition de la première plante ligneuse

- L’apparition du premier être vivant aérien

- L’apparition du premier Hominidé : qu’est-ce-qu’un homme, s’agit-il d’un événement isolé, peut-on définir clairement le début, la fin et la durée, peut-on savoir où il s’est produit, quand, comment ?

- Par une recherche documentaire :

. faire classer les grands événements biologiques et géologiques selon leur durée,

. faire naître un questionnement sur le mode d’appréciation de la durée des phénomènes.

- Discuter sur un exemple de la continuité ou discontinuité d’un phénomène selon l’échelle de temps utilisée pour le décrire.

- Discuter sur un exemple de la stabilité ou de la variabilité d’un objet, d’un mécanisme, etc. en fonction de la durée de son observation.

Parmi les “objets” et “mécanismes” dont on peut apprécier la durée :

- La planète Terre

- Une chaîne de montagne : comment se constitue une chaîne de montagne, combien faut-il de temps, comment dater ces évènements.

- Une période glaciaire

- Une espèce

- Un individu

- Une molécule : temps de présence dans une cellule

- Une cellule : durée de vie difficulté pour en fixer le début et la fin

- Une réaction métabolique

- Le renouvellement du carbone de la biomasse

  • Une division cellulaire : durée



Temps court, temps long : http://cyrille.deliry.free.fr/svttempscoul.htm
En TP : http://www.ac-orleans-tours.fr/svt/publis/temps/temps.htm

B) Datation relative :

Elle permet d’ordonner les uns par rapport aux autres

des structures (strates, plis failles minéraux)

des événements géologiques variés (discordance, sédimentation, intrusion, orogénèse)

La datation relative repose sur les principes de la chronologie relative qui ont permis d’établir l’échelle stratigraphiques des temps géologiques.

Ces principes sont :
http://geologieinfos.ifrance.com/geologieinfos/geochronologie.htm
Principe de superposition stratigraphique : le terrain au-dessous est le plus ancien. Mais il existe une limite de validité dans le cas des terrains déformés.

Principe de continuité stratigraphique : une couche à le même âge partout où elle est observée, quelques soient les natures et les épaisseurs de la couche.

Principe de recoupement : lorsqu’une structure en recoupe une autre, la structure sécante est plus récente que la plus récente couche affectée par elle et plus ancienne que la plus ancienne structure non affectée par elle.

Principe d'identité paléontologique : les terrains possédants les mêmes fossiles ont le même âge. Mais il existe des limites de validité avec les fossiles de faciès lié à des condition écologiques particulières, et avec les provinces faunistiques qui, seules, accueillent une espèces alors que leur climat n'est pas unique.

Datation relative d’événements à partir d’exemples et d’observations :

- sur le terrain (superposition, discordance et déformation des couches)

- sur des échantillons (fossiles, minéraux)

- sur des coupes géologiques (discordances, intrusions)

-sur des photographies et des images à diverses échelles (discordances)

exercices CD-ROM

livre page 163

Le tp

C) Chronologie absolue :

Avec les élèves :

Powerpoint JM Simon

Pour caractériser la radioactivité :

chaque fois qu’une unité de temps s’écoule (dt), la fraction de l’élément père qui disparaît (dP/P) est constante.

Donc avec un tableur, on entre dans la première colonne les unité de temps t, dans la deuxième P puis dans la première ligne t0=0 et P0= 300 par exemple. Dans la deuxième ligne on entre une formule qui dit que la quantité de Pt restante est égale à Pt-1 – 0,1*Pt-1 et on propage la formule vers le bas. (par exemple la formule pour la ligne B4 est =B3-0,1*B3) (10% de disparition par unité de temps).

Constante radioactive http://montblancsciences.free.fr/terms/physique/cours/p06.htm

=probabilité de désintégration http://mathematiques.scola.ac-paris.fr/textoff/InfoTS/ml/desintegration.htm


Fraction disp

0,1

0,05

0,025



















0

300

300

300




demi-vie à 150=7, 14, 28










1

270

285

292,5



















2

243

270,8

285,19



















3

218,7

257,2

278,06




4

196,83

244,4

271,11

5

177,15

232,1

264,33

6

159,43

220,5

257,72

7

143,49

209,5

251,28

8

129,14

199

245

9

116,23

189,1

238,87

10

104,6

179,6

232,9

11

94,143

170,6

227,08

12

84,729

162,1

221,4

13

76,256

154

215,86

14

68,63

146,3

210,47

15

61,767

139

205,21

16

55,591

132

200,08

17

50,032

125,4

195,07

18

45,028

119,2

190,2

19

40,526

113,2

185,44

20

36,473

107,5

180,81

21

32,826

102,2

176,29



















22

29,543

97,06

171,88



















23

26,589

92,21

167,58



















24

23,93

87,6

163,39



















25

21,537

83,22

159,31



















26

19,383

79,06

155,32



















27

17,445

75,1

151,44



















28

15,7

71,35

147,66



















29

14,13

67,78

143,96



















30

12,717

64,39

140,37




















La demi-vie ou période est le temps au bout duquel il ne reste que la moitié du père initial: on mesure graphiquement environ 7 pour λ=0,1.

Evaluons théoriquement cette période :

Quelle relation entre λ et T ?

On sait que P=P0e-λt

Quand P=P0/2 on doit avoir t=T par définition. (rem :log décimal népérien)

Donc P0/2= P0e-λT => on passe au log népérien => ln(P0/2)= ln(P0e-λT) or ln(a/b)=ln a- ln b

et ln(ab)=ln a+ln b

  • ln(P0)-ln(2)=ln(P0)+ln(e-λT) or ln(ex)=x

  • ln(P0)-ln(2)=ln(P0)-λT

  • -ln(2)=-λT

  • d’où T=ln(2)/λ

si λ=0,1 /unité de temps T=0,693/0,1 =>T=6,93 unités de temps… donc c’est graphiquement vérifié (on a trouvé à peu près 7).

En fait 0,1 est une valeur statistique qui veut dire que la probabilité de disparition pour l’élément père est de 10 chances sur 100 à chaque fois qu’il s’écoule une unité de temps.

Donc λ=0,1 par unité de temps. La valeur λ est en (unité de t)-1.
Le logiciel Réachim : Il permet de voir l’aspect statistique de la désintégration et l’aspect modélisation. Démarrer/Harp/Physique/Réac-chimie/Réac-chimie.
Les formules susceptibles d’être utilisées :

=>Pour le Carbone 14 la lecture est directe, on utilise la loi classique :.

=>Pour le couple K/Ar et Ca la formule complète est la suivante
ou alors
=>Pour le Rubidium/Strontium la formule est la suivante :


elle est de type y=a x+b etc…

On mesure toujours des rapports isotopiques au 86Sr

On mesure le 87Sr (fils) par rapport au 86Sr puis le 87Rb (père) par rapport au 86Sr (coefficient a) . Le rapport 87Srinitial/86Sr (coefficient b)est constant en fonction du temps.

On utilise des échantillons qui ont le même âge, mais des concentrations isotopiques initiales différentes.

On porte sur un graphique 87Sri/86Sr en ordonnée et 87Rb/86Sr en abscisse. La pente représente donc eλt -1=a d’où eλt = a+1

ln(eλt) = ln(a+1)

λt=ln(a+1)

t=(ln(a+1))/λ

Voir le logiciel réachim

TP chronologie absolue les principes1

TP couplage bio-geol et exo datation absolue2

TP Exo datation absolue3

Exercices:

Datation relative

http://xxi.ac-reims.fr/leon-bourgeois/site/Pedagogie/SVT/svt/terminale/indexterm.htm
http://xxi.ac-reims.fr/leon-bourgeois/site/Pedagogie/SVT/svt/terminale/DM/boulonnais/boulonnais.htm

http://www.ac-rennes.fr/pedagogie/svt/cartelec/cartelec_lyc/terminale_s/temps/plissement/plissement.htm
logiciel géologue
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