Chronologie relative : galerie d'images commentées

Pierre Thomas

ENS-Lyon

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

15/03/2002

Résumé

Illustration des principes et limites de la chronologie relative.


Relations de superposition

Figure 1. Coulée de lave à Hawaï

Coulée de lave à Hawaï

La coulée recouvrant la route est plus jeune.


Figure 2. Piton de la Fournaise, La Réunion

Piton de la Fournaise, La Réunion

Coulée de basaltes, sombre et peu fluide, recouvrant d'anciennes coulées de basaltes plus fluides et plus claires.


Figure 3. Oligocène de Manosque

Oligocène de Manosque

Superposition de strates sédimentaires (calcaires puis lignites puis calcaires). Les couches supérieures sont les plus jeunes.


Figure 4. Route de Las Vegas à la Vallée de la Mort (Nevada)

Route de Las Vegas à la Vallée de la Mort (Nevada)

Difficultés du principe de superposition : on observe une couche noire et brillante intercalée dans deux ensembles plus clairs (terrains volcano-sédimentaires). La couche noire et brillante est formée d'obsidienne. Cela pourrait être une coulée d'obsidienne posée par dessus l'ensemble clair inférieur puis recouverte par l'ensemble clair supérieur. Mais on constate que l'obsidienne a modifié ( métamorphisé) les terrains volcano-sédimentaires environnants, en les rendant marron. Il s'agit donc d'un filon intrusif dans les terrains volcano-sédimentaires et qui leur est donc postérieur. L'ensemble est recouvert par une coulée de lave postérieure.


Relations d'inclusion

Figure 5. Église de San Juan de Paricutin (XVIIIe siècle), Mexique

Église de San Juan de Paricutin (XVIIIe siècle), Mexique

L'édifice est englobé dans la coulée de lave du volcan Paricutin, émise lors de l'éruption de février 1943.



Figure 7. Région d'Albas (Département de l'Aude)

Région d'Albas (Département de l'Aude)

Couche de conglomérat X contenant des galets provenant d'une couche Y. La couche X est plus récente que la couche Y. Ici Y est du Jurassique et X du Crétacé terminal. Source : Photo Pierre Thomas.


Figure 8. Granite de Ploumanach'

Granite de Ploumanach'

Enclaves sédimentaires sombres (maintenant transformées en cornéenne) dans le granite, forcément plus vieilles que le granite. On peut noter que l'ancienne stratification est conservée. L'enclave, chauffée au sein du granite liquide, a été ramollie et s'est déformée, ce qui a permis au magma granitique de s'insinuer entre les anciennes strates. Détail de l'enclave sombre.


Figure 9. Lame mince de dolérites de Douarnenez (Lumière Polarisée et Analysée)

Lame mince de dolérites de Douarnenez (Lumière Polarisée et Analysée)

Baguettes de plagioclase incluses dans un cristal de pyroxène. Les plagioclases sont plus anciens que les pyroxènes. Source : collection ENS-Lyon.


Figure 10. Microdiorite quartzique de l'Esterel

Microdiorite quartzique de l'Esterel

Plagioclase zoné : le coeur du feldspath est plus vieux que la périphérie. Source : collection ENS-Lyon.


Un exemple sur la plage de Saint Anne près de Ploumanach (Côtes d'Armor), montre les difficultés du principe d'inclusion.

Figure 11. Rocher à enclaves de gabbro dans le granite

Rocher à enclaves de gabbro dans le granite

On observe des enclaves sombres de gabbros à grains fins dans un granite clair (voir détail suivant). On pourrait penser que le granite est plus jeune que le gabbro.


Figure 12. Enclaves de gabbro dans le granite

Enclaves de gabbro dans le granite

On observe des enclaves sombres de gabbros à grains fins dans un granite clair. On pourrait penser que le granite est plus jeune que le gabbro.


Figure 13. Contact granite-gabbro

Contact granite-gabbro

En regardant le contact entre le granite riche en orthose (à droite) et le gabbro (à gauche), on constate que des cristaux d'orthose sont inclus dans le gabbro. La photo suivante montre un détail d'une de ces orthoses.


Figure 14. Orthose dans le gabbro

Orthose dans le gabbro

Cristal d'orthose inclus dans le gabbro (Détail de l'orthose). On note un liseré plus clair autour de l'orthose. Il s'agit du produit de la réaction entre le magma gabbroïque et l'orthose pré-existante.


Plage de Saint Anne près de Ploumanach (Côtes d'Armor) : les difficultés du principe d'inclusion.

L'ensemble de ces quatre photos conduit à deux conclusions contradictoires :

  • le gabbro est plus vieux que le granite.
  • les orthoses du granite sont plus vieilles que le gabbro.

La seule possibilité est de supposer que granite et gabbro étaient contemporains.

Dans un magma granitique en voie de cristallisation (orthose déjà cristallisée baignant dans un liquide résiduel) est arrivé un magma basique qui a cristallisé rapidement, en englobant des orthoses préexistantes. Le magma granitique en train de cristalliser avait une température de 750°C. Le magma basique, à 1100°C, est donc arrivé dans un liquide « froid », et comme tout magma arrivant dans un liquide froid, il a formé des boules. On a donc l'équivalent grenu de pillow lavas, l'eau de mer étant remplacé par un magma granitique.

Relations de recoupement

Figure 15. Paysage d'Islande

Paysage d'Islande

La route recoupant la coulée de lave du XVe siècle est plus jeune que la coulée de lave. Cette coulée remplissant partiellement la vallée est plus jeune que la formation de la vallée.


Figure 16. Région des Sables d'Olonne (Vendée)

Région des Sables d'Olonne (Vendée)

Roches métamorphiques plissées et foliées, recoupées par un filon granitique sans foliation ni plissement. Le filon est donc plus jeune que les roches métamorphiques.


Figure 17. Granite de Flamanville (Manche)

Granite de Flamanville (Manche)

Filon d'aplite (granite à grains fins) recoupant un granite et son enclave (sédiments métamorphisés). Le filon est plus jeune que le granite, lui-même plus jeune que l'enclave.


 

Objets affectés et non affectés

Figure 18. Terrains pliocènes en Grèce

Terrains pliocènes en Grèce

Les couches sont affectées de failles normales montrant horsts et grabens. Le mur n'étant pas affecté par les failles, la tectonique est donc post-pliocène et anté-actuelle.


Figure 19. Route de Las Vegas à la Vallée de la Mort

Route de Las Vegas à la Vallée de la Mort

Terrains volcano-sédimentaires affectés par une faille. L'ensemble est recouvert par une coulée de laves non affectée par la faille. La faille est donc postérieure aux terrains volcano-sédimentaires mais antérieure à la coulée de lave.


Figure 20. Région du bassin de Lodève

Région du bassin de Lodève

Terrains triasiques horizontaux recouvrant en discordance des terrains permiens inclinés de 15°. Le basculement a donc eu lieu après le dépôt des terrains permiens mais avant celui du dépôt des terrains triasiques. Ce basculement est donc permien terminal.


Figure 21. Falaise bordant le canal de Corinthe (Grèce)

Falaise bordant le canal de Corinthe (Grèce)

Dans cette série sédimentaire pliocène, on observe une grande faille (a) recoupant l'ensemble de la photo. A gauche, une plus petite faille (b) ne recoupe que la moitié inférieure des couches. Cette faille (b) est interrompue par une surface de discordance (c) qui biseaute les couches inférieures. La discordance (c) recoupe la faille (b) mais est recoupée par la faille (a). On peut proposer la chronologie suivante (du plus vieux au plus jeune) 1- dépôt des terrains sédimentaires en bas à gauche. 2- faille (b) et basculement de ces terrains en bas à gauche. 3- érosion. 4- dépôt des terrains en haut à gauche, en discordance (c). 5- faille (a) On ne peut pas faire de chronologie relative entre les terrains à gauche et à droite de la faille (a).


Figure 22. Terrains pliocènes (Grèce)

Terrains pliocènes (Grèce)

Une faille recoupe les couches inférieures mais ne recoupe pas les couches supérieures de cette série sédimentaire pourtant continue. Il s'agit donc d'une faille syn-sédimentaire.


Figure 23. Lame mince de micaschiste, montrant une foliation

Lame mince de micaschiste, montrant une foliation

Cette roche a subi un première phase tectonique à l'origine de la foliation. L'image suivante permet d'établir une chronologie relative en faisant intervenir une seconde phase tectonique.


Figure 24. Micaschiste à foliation replissée

Micaschiste à foliation replissée

Cette roche a subi deux tectoniques. Une première à l'origine de la foliation et une seconde qui a replissé cette foliation pré-existante.


 

Éléments pré-existants

Figure 25. Vue générale de la gendarmerie de Sainte Rose (La Réunion).

Vue générale de la gendarmerie de Sainte Rose (La Réunion).

Le bâtiment a été partiellement enseveli par la coulée de 1977.


Figure 26. Coulée de 1977 rentrant par la fenêtre d'une cellule de la gendarmerie de Sainte Rose (La Réunion)

Coulée de 1977 rentrant par la fenêtre d'une cellule de la gendarmerie de Sainte Rose (La Réunion)

La coulée est défléchie par les murs de la gendarmerie. La gendarmerie est donc plus vieille que la coulée.


Figure 27. Obsidienne de L'île Lipari

Obsidienne de L'île Lipari

On observe des figures de fluidalité (lignes approximativement parallèles) acquises lors de l'écoulement de cette lave visqueuse. La lave a englobé des « graviers » solides. La fluidalité est déviée et se moule sur ces graviers préexistants. Il s'agit d'une analogie « magmatique » de la déviation de la foliation présentée dans les 3 clichés suivants.


Figure 28. Micaschiste du Conquet (Finistère)

Micaschiste du Conquet (Finistère)

La foliation principale de ce micaschiste est défléchie par le grenat. Le grenat est donc plus vieux que cette foliation principale (grenat anté-tectonique (2)). Le grenat contient une foliation sigmoïde. Il a donc crû pendant une phase tectonique (1) entraînant des mouvements rotationnels.


Figure 29. Échantillon de glaucophanite de L'île de Groix (Morbihan)

Échantillon de glaucophanite de L'île de Groix (Morbihan)

La foliation de cet échantillon est défléchie par les grenats, qui sont donc plus vieux que la foliation.


Figure 30. Lame mince de glaucophanite de L'île de Groix (Morbihan)

Lame mince de glaucophanite de L'île de Groix (Morbihan)

La foliation principale est défléchie par le grenat, qui est donc plus vieux que la foliation principale (grenat anté-tectonique (2)). On constate que le grenat contient une foliation sigmoïde. Sa croissance s'est donc déroulé pendant une phase tectonique (1) entraînant des mouvements rotationnels.


Croissance cristalline et réaction minéralogique

Figure 31. Lame mince de gneiss des monts du Lyonnais

Lame mince de gneiss des monts du Lyonnais

On observe un cristal de disthène (silicate d'alumine de formule Al2SiO5) recouvert de fibres de sillimanite (de même composition chimique). Le disthène de haute pression est donc antérieur à la sillimanite de haute température.


Figure 32. Lame mince de métabasalte du Queyras

Lame mince de métabasalte du Queyras

Un cristal de glaucophane (faciès de haute pression et basse température, HPBT) est entouré d'une auréole d'amphibole verte (faciès de moyenne pression et moyenne température, MPMT). L' épisode de MPMT succède donc à un épisode de HPBT.


Les limites de la chronologie relative

Figure 33. Vue d'ensemble de l'affleurement de la route qui va de Las Vegas à la vallée de la Mort (Nevada)

Vue d'ensemble de l'affleurement de la route qui va de Las Vegas à la vallée de la Mort (Nevada)

Cette photographie permet de mettre en évidence les limites de la chronologie relative. L obsidienne en filon et la faille sont postérieures aux terrains volcano-sédimentaires. On voit très bien que la coulée de lave est postérieure à la faille et au filon mais faille et filon ne se recoupant pas, il est impossible de faire de la chronologie relative entre ces eux objets.