La datation relative range les événements géologiques dans l’ordre où ils se sont produits, sans leur donner d’âge chiffré : elle s’appuie sur l’observation des roches (superposition, continuité, recoupement, inclusion) et sur les fossiles. La datation absolue donne un âge en années grâce à la désintégration des éléments radioactifs contenus dans les roches et les minéraux : c’est la radiochronologie.
Par Stéphane Varaire, enseignant de SVT · Spécialité SVT Terminale, chapitre « À la recherche du passé géologique de la Terre » · Mis à jour le 13 octobre 2026
Les deux méthodes ne s’opposent pas, elles se complètent. La datation relative dit « avant » ou « après » ; la datation absolue place quelques repères chiffrés dans cette chronologie. Au bac, les exercices de géologie demandent souvent de combiner les deux.
| Datation relative | Datation absolue | |
|---|---|---|
| Question posée | Qu’est-ce qui s’est produit avant, qu’est-ce qui s’est produit après ? | Il y a combien d’années ? |
| Résultat | Un ordre chronologique | Un âge chiffré, en années ou en millions d’années (Ma) |
| Outils | Principes de superposition, continuité, recoupement, inclusion ; fossiles stratigraphiques | Isotopes radioactifs : carbone 14, potassium-argon, rubidium-strontium, uranium-plomb |
| Ce qu’on date | Couches sédimentaires, failles, plis, intrusions, surfaces d’érosion | Surtout des roches magmatiques et métamorphiques, ou leurs minéraux ; la matière organique récente pour le carbone 14 |
| Limite | Aucun âge en années | Suppose un système resté fermé depuis sa formation |
La datation relative : quatre principes et les fossiles
Les principes de la datation relative découlent d’observations simples. Nicolas Sténon a formulé en 1669 la superposition, la continuité et l’horizontalité originelle des couches ; le recoupement et l’inclusion ont été énoncés plus tard. Ils s’appliquent à toutes les échelles : un minéral en lame mince, un affleurement, un paysage, une carte géologique.
- Superposition : dans une série de couches sédimentaires non déformées (ni plissées, ni renversées), une couche est plus récente que celle qu’elle recouvre.
- Continuité : une même couche a le même âge sur toute son étendue, même si la nature de la roche change d’un endroit à l’autre.
- Recoupement : une structure qui en recoupe une autre est plus récente qu’elle. C’est le cas d’une faille, d’un filon, d’une intrusion de granite ou d’une surface d’érosion.
- Inclusion : un élément inclus dans une roche est plus ancien que cette roche. Les galets d’un conglomérat, les enclaves d’un granite existaient avant la roche qui les contient.
Les fossiles permettent de comparer des couches éloignées, qu’aucune continuité visible ne relie. Selon le principe d’identité paléontologique, deux couches qui contiennent les mêmes fossiles stratigraphiques ont le même âge. Un bon fossile stratigraphique appartient à une espèce qui a vécu peu de temps, sur une large zone, et qui était abondante : certaines ammonites, certains foraminifères ou trilobites. C’est ainsi qu’a été construite l’échelle des temps géologiques, découpée en ères, périodes et étages dont les limites correspondent à des apparitions ou disparitions d’espèces.
Tous les exemples, du minéral à la carte, sont dans le cours gratuit : La datation relative.
La datation absolue : la radiochronologie
Certains isotopes sont instables. Leur noyau se désintègre spontanément : l’isotope « père » (P) se transforme en isotope « fils » (F). Ce phénomène se fait à un rythme constant pour un isotope donné, quelles que soient la température ou la pression. La roche porte ainsi sa propre horloge.
- La demi-vie (ou période) T est le temps au bout duquel la moitié des isotopes pères s’est désintégrée. Après une demi-vie, il en reste 1/2 ; après deux, 1/4 ; après trois, 1/8.
- La quantité de pères diminue selon la loi P = P0 × e−λt, où λ est la constante de désintégration. Elle est liée à la demi-vie par λ = ln 2 / T.
- Quand la roche ne contenait pas d’isotope fils au départ, l’âge se calcule par t = (1/λ) × ln(1 + F/P). Vérification rapide : si F = P, la moitié des pères s’est transformée, et la formule donne bien t = ln 2 / λ = T.
L’horloge démarre quand le système se ferme, c’est-à-dire quand il n’échange plus d’isotopes avec l’extérieur. Pour une roche magmatique, c’est la cristallisation des minéraux. L’âge obtenu est donc celui de cette fermeture, pas forcément celui de la « naissance » de la matière.
Quel chronomètre choisir ?
On choisit un couple d’isotopes dont la demi-vie est adaptée à l’âge supposé de l’objet. Une demi-vie trop courte : il ne reste plus assez d’isotope père à mesurer. Trop longue : trop peu d’isotope fils s’est formé.
| Couple | Demi-vie de l’isotope père | Ce qu’on date | Point clé |
|---|---|---|---|
| 14C → 14N | 5 730 ans | Matière organique (bois, os, charbon) | Utilisable jusqu’à environ 50 000 ans ; inutile pour les roches |
| 40K → 40Ar | environ 1,25 milliard d’années | Roches volcaniques | L’argon est un gaz qui s’échappe du magma : on considère qu’il n’y en a pas au départ. Seule une partie du 40K donne de l’40Ar, le reste devient du 40Ca |
| 87Rb → 87Sr | environ 49 milliards d’années | Roches anciennes, granites | Du strontium existe dès le départ : on utilise la droite isochrone |
| 238U → 206Pb et 235U → 207Pb | 4,47 et 0,704 milliards d’années | Zircons | Deux horloges dans le même minéral : la courbe concordia |
La droite isochrone (Rb-Sr). On mesure plusieurs minéraux d’une même roche, formés en même temps avec le même rapport initial 87Sr/86Sr, et l’on place chaque point avec 87Rb/86Sr en abscisse et 87Sr/86Sr en ordonnée. Les points s’alignent sur une droite dont la pente a vaut eλt − 1, d’où t = (1/λ) × ln(a + 1). Plus la pente est forte, plus la roche est ancienne. L’ordonnée à l’origine donne le rapport initial en strontium.
Concordia et discordia (U-Pb). Un zircon resté fermé donne un point sur la courbe concordia, et sa position donne directement l’âge. Si le système s’est rouvert, par exemple lors d’un métamorphisme, les points s’alignent sur une droite, la discordia : son intersection supérieure avec la concordia donne l’âge de la roche, l’intersection inférieure celui de la réouverture.
Les équations, l’isochrone et la concordia sont détaillées pas à pas dans le cours gratuit : La datation absolue.
Exemple corrigé : combiner les deux datations
Exercice construit pour l’entraînement. Une coupe montre, de bas en haut, trois couches sédimentaires horizontales 1, 2 et 3. Une faille décale ces trois couches. Une couche 4, horizontale, repose sur l’ensemble sans être décalée par la faille. Un filon de basalte traverse les couches 1 à 4. Le basalte du filon est daté par la méthode potassium-argon.
- Couches 1, 2, 3 : la couche 1 est la plus ancienne, la couche 3 la plus récente des trois (superposition).
- La faille décale les couches 1 à 3 : elle est postérieure à la couche 3 (recoupement).
- La couche 4 recouvre la faille sans être décalée : elle s’est déposée après son jeu (superposition et recoupement).
- Le filon recoupe la couche 4 : c’est l’événement le plus récent de la coupe (recoupement).
- Apport de la datation absolue : l’âge du basalte est un âge minimum pour tout le reste. Les couches 1 à 4 et la faille sont plus anciennes que lui, sans qu’on puisse dire de combien sans autre repère (fossile stratigraphique, coulée volcanique intercalée entre deux couches).
Un calcul de demi-vie, cette fois avec le carbone 14 : un charbon de bois trouvé dans un foyer préhistorique contient quatre fois moins de 14C qu’un bois actuel, soit 1/4 de la quantité de départ, si l’on admet que la teneur en 14C de l’atmosphère est restée constante. Deux demi-vies se sont écoulées : l’âge est d’environ 2 × 5 730 = 11 460 ans.
Les erreurs qui coûtent des points
- Appliquer la superposition à une série plissée ou retournée : le principe vaut pour des couches non déformées.
- Croire que ce qui est en profondeur est toujours plus ancien : un granite ou un filon peut être plus récent que les couches qu’il traverse.
- Écrire λ = 1/T : la relation correcte est λ = ln 2 / T.
- Proposer le carbone 14 pour dater une roche de plusieurs millions d’années : sa demi-vie est bien trop courte.
- Dater une roche sédimentaire par ses grains : ils viennent de roches plus anciennes et donnent l’âge de leur propre cristallisation, pas celui du dépôt.
- Oublier de justifier : chaque conclusion doit citer le principe qui la fonde.
Ce qu’il faut savoir écrire au bac
« La datation relative permet d’ordonner les événements géologiques les uns par rapport aux autres, grâce aux principes de superposition, de continuité, de recoupement et d’inclusion, et grâce au principe d’identité paléontologique. Elle ne donne pas d’âge chiffré. La datation absolue utilise la désintégration d’isotopes radioactifs, dont la demi-vie est constante : le rapport entre isotopes fils et isotopes pères mesuré dans une roche ou un minéral permet de calculer le temps écoulé depuis la fermeture du système. Les deux approches se complètent : quelques âges absolus encadrent une chronologie établie par la datation relative. »
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre datation relative et datation absolue ?
La datation relative donne un ordre (cet événement est plus ancien que celui-là) à partir de l’observation des roches et des fossiles. La datation absolue donne un âge en années à partir de la désintégration des isotopes radioactifs. On utilise la première pour construire la chronologie, la seconde pour la chiffrer.
Peut-on dater une roche sédimentaire par radiochronologie ?
Rarement de façon directe. Ses grains proviennent de roches plus anciennes et donneraient l’âge de ces roches. On encadre plutôt l’âge des couches sédimentaires avec des roches magmatiques datées (coulée volcanique intercalée, filon ou granite qui les recoupe) et avec leurs fossiles stratigraphiques.
Pourquoi ne peut-on pas dater une roche avec le carbone 14 ?
Pour deux raisons. Le carbone 14 date de la matière organique, que la plupart des roches ne contiennent pas. Et sa demi-vie de 5 730 ans est trop courte : au-delà d’environ 50 000 ans, il en reste trop peu pour être mesuré.
Que représente exactement l’âge donné par la radiochronologie ?
Le moment où le système s’est fermé, c’est-à-dire où il a cessé d’échanger des isotopes avec l’extérieur. Pour un granite ou un basalte, c’est la cristallisation de ses minéraux. Si un événement ultérieur rouvre le système, comme un métamorphisme, l’horloge peut être remise à zéro.
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