L'âge des roches

De minuscules cristaux de zircon d'Australie-Occidentale ont environ 4.4 milliards d'années, plus que toute roche entière trouvée sur Terre.

Les géologues répondent à deux questions différentes. Laquelle de ces roches est la plus ancienne ? C'est la datation relative, qui utilise l'ordre des couches et leurs fossiles. Quel âge cette roche a-t-elle en années ? C'est la datation absolue, qui utilise la désintégration régulière d'atomes radioactifs. Développées séparément, les deux méthodes se vérifient désormais l'une l'autre.

Ancien en bas, récent en haut

Les roches sédimentaires se forment particule après particule, couche après couche, chacune se déposant sur la précédente. Dans une série non perturbée, une couche est donc plus ancienne que toutes celles qui la surmontent. L'USGS appelle cela le principe de superposition. Les fossiles donnent un second indice. À la fin des années 1700 et au début des années 1800, l'ingénieur anglais des canaux William Smith et les savants français Georges Cuvier et Alexandre Brongniart ont constaté que les roches de même âge renferment les mêmes sortes de fossiles, même très éloignées. Smith s'en servait pour prévoir les roches sous les collines que ses canaux devaient traverser. Les géologues l'ont utilisé pour reconnaître des roches du même âge de part et d'autre de la Manche. Cette idée est aujourd'hui appelée principe de succession des faunes.

Des horloges dans les minéraux

La superposition dit quelle couche est plus ancienne, mais pas de combien. Pour obtenir un âge en années, les géologues utilisent la datation radiométrique. Certains éléments des roches et des minéraux possèdent des isotopes radioactifs qui se désintègrent en isotopes stables d'autres éléments à une vitesse constante. Ceux utilisés pour les roches les plus anciennes ont des demi-vies allant d'environ 700 millions à plus de 100 milliards d'années (USGS). Mesurer la quantité d'isotope initial restante et la quantité de produit accumulée permet de calculer le temps écoulé depuis la formation du minéral. Plus précisément, la méthode mesure le temps depuis la dernière fusion ou perturbation suffisante pour remettre à zéro son horloge radioactive.

La demi-vie est la durée nécessaire à la désintégration de la moitié des atomes radioactifs. Après une demi-vie, il en reste la moitié ; après deux, le quart ; après trois, le huitième. Comme seule compte la proportion entre ce qui reste et ce qui s'est formé, et non la quantité de départ, l'horloge fonctionne même dans un cristal trop petit pour être pesé à la main.

Les plus anciens témoins terrestres

Ces chiffres viennent de l'USGS. Ga signifie milliards d'années avant le présent. On trouve sur tous les continents des roches de plus de 3.5 milliards d'années, mais aucune n'appartient à la toute première croûte terrestre. Ce sont des coulées de lave et des sédiments déposés en eau peu profonde : la Terre avait donc déjà une histoire avant leur formation. Pour déterminer l'âge de la Terre elle-même, les scientifiques considèrent la Terre et les météorites comme les parties d'un même système. Ils étudient l'évolution du rapport entre le plomb-207 et le plomb-206 à mesure que l'uranium se désintègre. Ils obtiennent ainsi 4.54 milliards d'années.