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Comptes rendus

Braun, Jean, van der Beek, Peter et Batt, Geoffrey, 2006. Quantitative Thermochronology. Numerical Methods for the Interpretation of Thermochronological Data. Cambridge University Press, Cambridge, 270 p., 80 fig., 36 tabl., 24,7 x 17,4 cm, 100 $ US (environ 116 $ CAN), ISBN 0-521-83057-5 (couverture rigide)[Notice]

  • Jean-Claude Mareschal

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  • Jean-Claude Mareschal
    Université du Québec à Montréal

L’objectif de la thermo-chronologie est de reconstruire l’évolution thermique des roches au cours du temps, soit afin de comprendre leur histoire métamorphique, souvent présentée sous forme de diagramme P-T-t (Pression, Température, temps), soit afin de cerner le régime tectonique révélé par l’érosion qui accompagne les mouvements verticaux de la surface de la Terre. La thermo-chronologie fournit un outil de base pour aborder des questions essentielles en sciences de la Terre, concernant notamment les interactions entre la tectonique et le climat. Le premier objectif de ce livre est de présenter les principes de base de la thermo-chronologie. Un objectif secondaire est de fournir une introduction aux méthodes numériques appliquées surtout à des problèmes thermiques en géologie. La thermo-chronologie se base sur des techniques semblables à celle de la géochronologie classique qui permettent de mesurer le temps écoulé depuis que la température de certains minéraux est passée sous une température critique. Afin de déterminer l’histoire tectonique récente, et notamment les taux d’érosion et de soulèvement, les méthodes thermo-chronologiques demandent que la température critique soit nettement inférieure à celles de la géochronologie traditionnelle. La thermo-chronologie se base donc soit sur des minéraux, soit sur des systèmes isotopiques très différents de la géochronologie conventionnelle. Parmi les méthodes géochronologiques, la méthode K-Ar est celle qui convient le mieux aux études à basse température. Les méthodes de chauffage par palier permettent en plus de calculer la perte d’argon et d’estimer des taux de refroidissement après le passage sous la température critique. La mesure des traces de fission dans l’apatite est la méthode la plus commune en thermo-chronométrie. Ces traces sont effacées à partir de 110 °C et elles permettent donc de dater le passage sous une isotherme assez superficielle. Les gaz rares et les méthodes U-Th-He, où l’on mesure la diffusion de l’hélium à basse température permettent aussi d’obtenir des contraintes sur l’histoire du refroidissement à très basse température. Les différentes techniques utilisées en thermo-chronologie sont clairement expliquées et le livre offre une excellente introduction pour le non-spécialiste. L’interprétation des données thermo-chronologiques permet de déduire une histoire tectonique (taux d’érosion, soulèvements, etc.) à partir des données thermo-chronologiques. Cette interprétation qui est entièrement basée sur des modèles qui permettent de calculer l’effet de l’érosion sur le régime thermique d’équilibre et elle demande de pouvoir bien calculer le régime thermique. L’interprétation tectonique détaillée nécessite aussi de pouvoir séparer les soulèvements d’origine tectonique, de l’érosion et de la réponse isostatique. Ce problème du couplage entre la tectonique profonde, le climat et l’érosion est toujours de très grande actualité et est l’objet de nombreux programmes de recherche. Ce livre traite à la fois les fondements théoriques et les méthodes pratiques d’interprétation des données thermo-chronologiques. Il couvre donc les bases de la thermo-chronologie, l’étude de l’équation de la chaleur, les solutions approchées et les méthodes numériques pour résoudre l’équation de la chaleur, les méthodes inverses qui permettent de déterminer directement les taux d’érosion à partir des données, et différents types d’application à des problèmes de tectonique. Un certain nombre de programmes et sous-routines en FORTRAN sont fournis avec le livre. Ces programmes peuvent servir à calculer des âges de minéraux, à déterminer des taux d’exhumation à partir d’âges thermo-chronologiques, ou à résoudre numériquement l’équation de la chaleur. Les chapitres consacrés à l’équation de la chaleur et ses applications sont présentés de façon très simple. Dans ce domaine, le livre de H.S. Carslaw et J.C. Jaeger intitulé « Conduction of heat in solids » reste la bible : inégalé du point de vue théorique, Carslaw et Jaeger contient la solution analytique de pratiquement tous les problèmes de conduction thermique, en tout cas …

Parties annexes