Des exemples d'impostures scientifiques en géologie

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Auteurs: Jean-Yves Reynaud (Chercheur, MNHN), Hervé Guillou (Professeur, INRA)
Patrick De Wever (Professeur, MNHN) et Sophie Mouge (Enseignante SVT) 

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Voici présentée à travers différentes observations de terrain l'analyse scientifique de plusieurs géologues en réponse aux propos de quelques détracteurs pseudo-scientifiques :

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Observation 1: Un tronc d'arbre fossilisé dans des bancs sédimentaires

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Photographie d'un tronc d'arbre fossilisé

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Comment un scientifique analyse l'effleurement de terrain ? 

On observe une structure verticale qui recoupe plusieurs strates de sédiments. D’après le principe de recoupement, on pourrait être tenté de penser que la structure verticale est postérieure aux dépôts des couches sédimentaires. Or, tout dépend de la nature de l’objet qui recoupe les couches. Ici, c’est un tronc d’arbre fossile (cela se voit par la structure tissulaire conservée, ainsi que par la liaison à la base avec une couche de charbon). Si c’est un arbre, et en appliquant le principe d’actualisme, il a dû pousser à l’air libre. Il a donc été enfoui ensuite. Mais cela a pris très peu de temps car l’arbre est toujours debout, et il n’a pas eu le temps de pourrir. C’est donc qu’il a été très rapidement isolé de l’oxygène et des bactéries aérobies. En regardant les couches qui emprisonnent le tronc, on voit qu’il s’agit de grès finement laminé et ponctué de niveaux argileux. Ce faciès est typique des dépôts de crue (nous appliquons là toujours le principe d’actualisme, qui est la base de la sédimentologie de faciès). Or, nous savons que les crues d’une très puissante rivière peuvent déposer en une seule fois jusqu’à plusieurs mètres de limon.

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Exemple de discours pseudo-scientifiques sur certains sites internet 

Puisqu’on voit que l’arbre est préservé debout et n’est pas décomposé, la sédimentation a eu lieu quasi instantanément. Les strates ne représentent donc pas des temps longs de dépôts mais plutôt rapides. Les sédimentologues mentent donc quand ils affirment que des bancs de sédiments peuvent s’être déposés en plusieurs millions d’années.

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Imposture 

Des auteurs remettant en cause la durée longue des dépôts géologiques prétendent ici que l’interprétation d’un affleurement pourrait être généralisée à tous les affleurements. D’autres types de sédiments, comme la plupart des sédiments marins, ne peuvent s’accumuler sur une telle épaisseur qu’en plusieurs dizaines de milliers ou plusieurs millions d’années. Nous le savons grâce aux mesures de sédimentation faites in situ, en utilisant par exemple des radioisotopes de courte durée de vie, comme le plomb 210 par exemple. En ce qui concerne les roches sédimentaires anciennes, qu’on retrouve à l’affleurement, il a fallu encore beaucoup plus de temps pour que les dépôts marins en question s’y retrouvent conservés. La datation des roches anciennes peut se faire avec d’autres radioisotopes, à durée de vie plus longue, ou bien avec des fossiles, ce qui ne donne évidemment pas un âge absolu, mais une idée des temps longs, grâce par exemple aux études réalisées sur les horloges moléculaires.
On entend dire et on voit écrit parfois que la datation radiogénique (par les radioisotopes) n’est pas fiable, sur la base d’exemples où, effectivement, elle n’est pas applicable. Par exemple, on ne peut pas dater avec les radioisotopes un matériel qui n’est pas étanche à l’élément dont on cherche à mesurer la décroissance radioactive depuis qu’il a été fossilisé dans l’objet dont on veut déterminer l’âge. L’absence d’étanchéité (on parle de « système ouvert ») est évidente dans le cas de minéraux d’altération.

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Exemple 

Pour dater une série houillère : Le charbon est essentiellement du carbone. Mais, attention, on ne peut pas utiliser la méthode du carbone 14 pour dater du charbon ! Sauf du charbon de bois !! La raison en est que le carbone 14 a une décroissance très rapide, et qu’il n’en reste plus dans des fossiles aussi anciens que le charbon. Quelle que soit sa provenance, le charbon a mis des millions d’années à se former. C’est une nécessité dictée par la cinétique des réactions chimiques qui, sous le seul effet de la pression et de la température (associés à l’enfouissement), séparent le carbone des autres éléments de la matière organique de départ (principalement : hydrogène, oxygène, azote…). Rappelons en passant que la chimie est une science basée sur des expériences de laboratoire, dont sont tirées des lois physiques (répondant aux mathématiques). Mais revenons au charbon. Pour dater un niveau de charbon, on utilise les fossiles végétaux qu’il contient, ou bien, par encadrement, les fossiles d’organismes présents dans les dépôts sableux qui sont au-dessus et en dessous. Il faut avoir la chance de trouver des fossiles stratigraphiques.

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Observation 2: Des coulées de lave à Hawai

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Comment un scientifique date une coulée de lave ?

A l'heure actuelle, on considère que la méthode 40Ar/39Ar (argon) est la mieux adaptée pour dater les roches volcaniques d’âges supérieurs à 30 000 ans.

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Exemple de discours pseudo-scientifiques sur certains sites internet

« Le volcan Kilauea d’Hawai est entré en éruption il y a 200 ans et un morceau de lave a été daté par la méthode K/Ar (Potassium/Argon). On aurait dû obtenir une datation d’environ 200 ans et on a trouvé 22 Ma ! La datation radiométrique des roches cristallines est en fait impossible car les sels d'uranium, de potassium ou de strontium sont solubles dans l'eau (lors des périodes de pluies, d’inondations ou de transgressions marines). »

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Imposture 

La méthode de datation grâce au couple {40K-40Ar} ne permet pas de dater des roches plus jeunes qu’environ 30 000 ans. Dans le cas précis, la roche datée était une lave sous-marine (pillow lava). Dans l’article en question, les auteurs ont pu démontrer que les âges obtenus allaient en décroissant de la partie externe vers la partie interne du pillow-lava. Pour expliquer ce résultat, il est nécessaire de rappeler le fonctionnement de l’horloge radioactive 40K/40Ar. L’un des isotopes du potassium, le 40K, est naturellement radioactif. Il se transforme avec un période de 1.25 109 ans en 40Ar. Tous les magmas contiennent du 40K. Dans le magma, le 40K décroit en 40Ar*(* pour radiogénique). 40Ar est un gaz, il est donc exclu du magma. Lorsque le magma arrive en surface, ou lorsqu’il s’épanche sur le plancher océanique, il se solidifie rapidement par refroidissement. Néanmoins, cela ne change rien pour le 40K qui continue de décroitre en 40Ar*. La seule différence, c’est qu’à partir de ce moment, le 40Ar* (l’isotope fils) reste piégé dans le réseau cristallin. Un âge K-Ar sera obtenu en mesurant le nombre d’atomes parents (40K) restants et le nombre d’atomes fils formés (40Ar*). 
Il faut donc poser des hypothèses de base à l’application du chronomètre K/Ar. Les deux plus importantes sont que :

  • à t=0 (moment de solidification de la lave, en d’autres mots âge de l’éruption que l’on veut dater), il n’y a pas, dans l’échantillon, d’argon radiogénique (40Ar*).
  • le système reste clos depuis sa formation, il n’y a pas de perte ou d’incorporation de 40et ou de 40Ar par réouverture du système (altération, remise en température du système lors d’épisodes orogéniques par exemple). 

Voici ce qui se passe pour les laves sous-marines du Kilauea. Cet échantillon s’est mis en place à plusieurs centaines de mètres de profondeur, ou la pression hydrostatique est telle que l’40Ar* ne pouvait s’échapper du magma avant sa solidification. A t=0, le chronomètre n’était pas à zéro ! A ceci, s’est associé un autre phénomène. La partie externe du pillow lava est formée pour l’essentiel de verre. Ce verre s’altère facilement. Cette altération a pour effet principal, la perte de potassium. Ainsi, on a des âges inexacts, 1) du fait d’une surestimation des atomes fils et 2) d’un sous-estimation des atomes parents restants.
Quelles sont les parades : On ne travaille jamais sur des échantillons altérés. Une simple analyse géochimique de l’échantillon associée à une observation microscopique de la lave permet de s’assurer de la non altération de la roche. Par ailleurs, la datation 
40Ar/39Ar permet de mettre en œuvre la méthode des isochrones et des spectres d’âge. On peut ainsi s’assurer qu’à t=0, le chronomètre est bien à zéro et que le système a bien évolué en système clos.

En admettant que l'âge de 22 Ma soit significatif, il est sans doute dû dans ce cas à la présence d'Argon en excès dans la roche ... ce qui peut être dû à un problème d'échantillonnage. 

Anecdote : Par décroissance, le 40Ar donne du 40Ar et du 40Ca, par capture électronique et émissions béta et gamma. Or, la roche la plus ancienne a 6500 ans. Il faut donc ré estimer les constantes de décroissance du 40K. Il faut donc réduire sa période. Cela a pour effet immédiat d’augmenter le taux de rayonnement béta et gamma associé à la décroissance du 40K. Pas de chance, notre corps contient du 40Knaturellement radioactif. Avec cette nouvelle période de décroissance, le taux de béta et de gamma émis par notre corps serait tel que nous ne pourrions pas vivre.

En géologie, on utilise donc toujours plusieurs techniques de datation adaptées à l’échantillon qu’on souhaite dater et plusieurs échantillons de manière à confirmer les résultats obtenus.

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Observation 3: Dépôts de sédiments accumulés dans un delta

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Les limites obliques pour les géologues et horizontales pour le discours créationniste 

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Comment un scientifique analyse l'affleurement de terrain ? 

A l’embouchure des deltas, les courants portant les particules fluviatiles subissent un brusque ralentissement, proportionnel à la taille de ces particules : les plus grossières se déposent près du littoral et les plus fines sont emportées plus loin. On appelle cela un granoclassement. Les couches sédimentaires apportées successivement par le delta, lors de crues ou de tempêtes, s’empilent les unes sur les autres, en direction du large. On appelle cela une progradation. Chaque couche a, si le mécanisme générateur ne change pas, le même contenu en grains grossiers (ci-dessus en jaune), moyens (bleu), fins (orange). En conséquence de ces deux processus (le granoclassement et la progradation), si on fait un forage vertical à travers de sédiments d’un delta, on verra, au fur et à mesure qu’on descend, des sédiments de plus en plus fins, avec des fossiles reflétant des profondeurs d’eau de plus en plus grandes. Néanmoins, la transition du grossier vers le fin est progressive, simplement parce que la distribution des grains dans le sable de départ est également progressive (log normale) et qu’il n’y a pas de barrière physique dans la pente du delta pour générer trois compartiments séparés.

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En revanche, lors d’observations de deltas fossiles, on distingue très bien des limites de couches obliques correspondant à la succession des dépôts dans le temps.

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Exemple de discours pseudo-scientifiques tenu sur certains sites internet 

La stratigraphie d’un delta correspond uniquement à un granoclassement et non à une succession temporelle ; donc des strates formées de sédiments différents ne correspondent pas à une succession d’événements sédimentaires dans le temps.
En conséquence, la stratigraphie ne reflète pas les limites de temps. Ainsi il est impossible de dater les trois fossiles représentés ci-contre dans 3 strates différentes.

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Imposture 

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Dans cette pseudo-démonstration, l’auteur parle de strate pour désigner les paquets de sédiments de granularité différente (jaune, bleu, orange). Ils évacuent la question des couches (limitées dans le schéma ci-contre par des traits fins). Dans la photo du delta que nous montrons, il y a deux types de strates différentes : les strates brunes, fines, qui encadrent la strate principale, blanche, formée par le delta. Cette succession d’ensembles, horizontale, est la marque d’une succession chronologique principale. On voit à l’intérieur de cette strate principale les couches obliques marquant les étapes de la progradation du delta (succession chronologique secondaire). En revanche, on ne voit pas d’autres strates horizontales à l’intérieur du delta. Comme nous l’avons souligné, c’est parce que le tri des grains par leur taille est très progressif, et qu’il ne permet pas de faire apparaître des discontinuités stratigraphiques. L’étude des deltas actuels et les études en laboratoire montrent que toutes les discontinuités stratigraphiques soulignées par la granulométrie ont pour cause des variations importantes et brutales du régime de l’écoulement.

 

Last modified: Tuesday, 24 April 2018, 6:43 PM