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Les roches
Les brêches observées fréquemment dans le Trias dolomitique des Alpes (photo) sont dites intraformationnelles. Elles se sont formées par dislocation sous-marine des dépôts encore peu consolidés. On voit donc dans ces brêches des fragments anguleux de dolomie, insérrés dans une matrice elle aussi dolomitique.
Calcaire - Roche qui contient plus de 50% de carbonate de calcium (souvent plus de 80%), en général de la calcite. Cette roche est soluble dans les eaux riches en CO2 ou sulfatées.
Conglomérat - Roche détritique contenant des éléments arrondis, attestant d'un transport assez long lors de la sédimentation. Ce sont souvent des dépots continentaux d'origine fluviatile, ou des formations deltaïques au débouché des paléo-rivières.
Dolomie - Roche sédimentaire formée en grande partie de dolomite, carbonate de calcium et magnésium. Tous les intermédiaires existent entre les dolomies et les calcaires, à prédominance calcitique (carbonate de calcium).
A coté des granites, les gneiss et migmatites sont les principales roches des socles cristallins. Les minéraux qu'ils contiennent (micas, grenats, ou bien silicates très alumineux comme la cordiérite - très présente dans l'Est du Massif des Ecrins- ou le disthène) permettent de caler les conditions pression-température du métamorphisme au moment de leur formation.
Dans le massif des Écrins les granites forment plusieurs massifs importants. Néanmoins, curieusement presque tous les sommets principaux sont en gneiss, le granite affleurant plutôt dans le bas des versants. Un bel exemple est la Meije, dont toute la face Sud est en granite, jusqu'à la vire du Glacier Carré, alors qu'au dessus la pyramide sommitale est en gneiss. Exceptions notoires : le Rateau et le sommet des Bans, et des sommets secondaires bien connus des grimpeurs, comme l'Aiguille Dibona ou les Aiguilles de Sialouze. Le massif du Combeynot est lui aussi pour l'essentiel en granite.
Migmatite, gneiss migmatitique - voir les rubriques gneiss et anatexie ci-dessous
Schiste, calcschiste
Dans les roches où la schistosité se développe facilement (roches riche en argiles ou micas), elle devient la surface de débit principal de la roche, et c'est elle qui structure l'affleurement ou le le paysage. Dans ce cas, on parle de schistes.
Si la roche initiale contenait, outre des argiles, une fraction calcaire importante, on obtiendra un calcschiste, plus massif, mais toujours avec un débit en feuillets prononcé.
Autres termes géologiques
Couverture - On parle de couverture pour les séries sédimentaires déposées à l'horizontale sur la surface pénéplanée d'un socle cristallin (voir socle). L'ensemble socle + couverture peut à son tour être repris lors de la formation d'une nouvelle chaîne de montagne. Ainsi le socle hercynien (des gneiss et granites formés il y a 340 à 300 Ma, et quelques rares lambeaux de roches non métamorphisées du Carbonifère et du Permien) et sa couverture de sédiments déposés depuis le Trias ont été repris dans la tectonique alpine, et à leur tour partiellement érodés. Tous les sédiments du Trias et du Jurassique qui affleurent du Lautaret au Col d'Arsine appartiennent à cette couverture, tandis que le Combeynot ou le massif de la Meije font partie du socle cristallin.
Ecaille tectonique, écaillage - Une écaille tectonique est une unité structurale, en général d'origine profonde, de dimension décamétrique à kilométrique, d'épaisseur variable (du mètre à plusieurs centaines de mètres), pincée entre deux réseaux de failles, souvent chevauchantes, et pouvant alors avoir subi un déplacement horizontal important. Les écailles tectoniques jalonnent les chevauchements importants, ou la base des nappes tectoniques.
Des dépots continentaux ou marins peuvent ensuite se déposer à l'horizontale sur la pénéplaine : ils forment la couverture sédimentaire, discordante sur les anciennes structures du socle sous-jacent.
Dans les Alpes Externes Françaises, le socle est formés de gneiss et granites hérités de l'orogénèse hercynienne, formant à la fin du Paléozoïque la partie européenne de l'immense continent appelé Pangée (le regroupement, à cette époque, de toutes les surfaces continentales en un seul bloc, cf carte). Il affleure très largement dans tout le massif des Écrins-Pelvoux, ainsi que dans les autres Massifs Cristallins Externes : au Sud, l'Argentera-Mercantour ; au Nord, les massifs des Grandes-Rousses et de Belledonne, du Beaufortain occidental, puis enfin des Aiguilles Rouges et du Mont-Blanc.
Les temps géologiques s'étendent sur environ 4,6 milliards d'années. Les géologues utilisent un système de classement chronologique pour distinguer les différents évènements survenus pendant l'histoire de la Terre, en définissant diverses divisions et subdivisions, basées sur des ruptures paléo-environementales
Pour les temps "modernes", c'est à dire depuis le Cambrien (depuis 542 millions d'années, ou Ma), les divisions sont en général bio-stratigraphiques : si la vie est apparue dès 3.8 milliards d'années sur Terre sous une forme très primitive, elle explose et se diversifie au Cambrien, avec prolifération d'organismes à carapaces et coquilles, donnant des associations de fossiles qui évoluent dans le temps, et qui sont à la base de la définition des différentes périodes.
L'ère Paléozoïque est marquée par la présence des trilobites (arthropodes ressemblant un peu à des cloportes) et est marquée par deux cycles orogéniques : le calédonien et l'hercynien. La fin du Paléozoïque voit la formation du supercontinent Pangée et une discordance stratigraphique dans plusieurs régions du monde (Amériques, Sibérie…).
La limite Paléozoïque / Mésozoïque (Permien/Trias) est définie par une extinction de masse des flores et faunes (95 % des espèces marines et 70 % des vertébrés terrestres auraient disparus). C'est aussi la fin du cycle hercynien et le début du cycle alpin.
L'ère Mésozoïque est marquée par la présence des dinosaures, des ammonites et des nummulites. Elle s'achève comme le Paléozoïque par une phase d'extinction massive qui voit disparaître en particulier les ammonites et la plupart des dinosaures : c'est l'extinction Crétacé-Paléogène, qui marque le passage au Cénozoïque.
La dernière grande période correspond au Cénozoïque. Les mammifères, apparus au Jurassique, se diversifient. Il y a environ 2,6 Ma commence un cycle de glaciations entrecoupées de périodes interglaciaires. La dernière phase de glaciation est la phase du Dryas, qui se termine dans les Alpes vers 10 000 ans. A cette époque, de très grands glaciers occupaient toutes les vallées, beaucoup de sommets actuels n'étaient que des nunataks émergeant d'un paysage de glace. Une reprise glaciaire beaucoup plus modeste a lieu au 18ème siècle : c'est le petit âge glaciaire, dont datent beaucoup des dépots glaciaires qui modèlent aujourd'hui le paysage.
L'apparition des premiers hominidés (les singes sans queue) date d'il y a environ 9 MA. Notre espèce, Homo sapiens, a environ 300 000 ans.
Les étages géologiques ont souvent un nom qui rappelle le lieu où ils ont été pour la première fois individualisés (voyez par exemple les noms des étages géologiques du Crétacé inférieur, qui est particulièrement bien exposé en Provence). Là où l'étage est défini, il y a une coupe géologique de référence, qui sert à caler grâce à des fossiles les terrains de même âge trouvés ailleurs.
La datation absolue des étages géologiques
Les évolutions bio-statigraphiques ne donnent que l'âge relatif des différents étages qui se succèdent. Pour caler leurs limites dans l'absolu, il faut utiliser les méthodes de la radiochronologie, qui permettent une datation absolue s’appuyant sur la présence d’éléments radioactifs dans certaines roches ou fossiles. Par exemple, dans un minéral potassique, on va mesurer les concentration de 38Ar, issu de la décomposition du 40K. La période radioactive du 40K étant 1,25 milliard d'année, ce couple pourra être utilisé pour la quasi-totalité des temps fossilifères. Plusieurs autres couples sont utilisés, tous à période longue, par exemple le couple samarium/néodyme (des terres rares), permettant de dater des roches ayant plusieurs milliards d'années.
Bien adaptées aux durées géologiques, ces méthodes montrent leurs limites quand on a affaire à des formations très jeunes (quaternaires). Dans ce cas, les quantités d'éléments fils sont infimes, et la précision s'en ressent beaucoup. Sont alors mises en oeuvre des méthodes originales, qui se se sont beaucoup développées depuis quelques années. Ci dessous, deux méthodes particulièrement bien adaptées à l'histoire quaternaires.
Une méthode est de plus en plus utilisée pour dater l'âge des surfaces quaternaires : la datation par isotopes cosmogéniques (c'est à dire produits dans l'athmosphère par les rayons cosmiques), qui permet de savoir depuis quand une surface géologique est exposée au rayonnement cosmique, autrement dit depuis quand elle affleure à l'air libre. On peut ainsi dater des terrasses alluviales, des niches d'arrachements liées à des glissements de terrain, ou encore des moraines. Parmi les métodes utilisées, la datation au 10Be (un isotope du béryllium, mesuré en général dans les roches quartzeuses), souvent couplée à des datations au 14C (un isotope du carbone, dosé par exemple dans les bois fossiles).
Le béryllium 10 (10Be) est un isotope du béryllium dont le nombre de masse est 10. Cet isotope est présent à l’état de traces dans le milieu naturel après avoir été produit dans la haute atmosphère sous l’effet des rayons cosmiques. Il est faiblement radioactif, avec une demi-vie de 1,39 millions d’années, se transformant par désintégration en bore 10. Il s’accumule dans le sol, les roches, la glace, permettant ainsi de tracer des phénomènes comme l’érosion des sols et des roches, la datation des carottes de glace, la date de stabilisation de blocs rocheux. Le taux de production du 10Be cosmogénique dépend de l’activité solaire, diminuant quand celle-ci est forte, augmentant quand elle diminue, ce qui a permis, par exemple, d’enregistrer les variations de l’activité solaire dans les glaces de l’Antarctique.
Ages carbone 14 et âges calendaires (âges du calendrier)Quand on calcule l’âge d’un échantillon au 14C, on suppose que l’activité spécifique du 14C dans le CO2 atmosphérique a été constante durant les 40 derniers millénaires, temps de désintégration de cet isotope. Ce n’est cependant pas tout à fait vrai, car l’activité du 14C dans l’atmosphère et dans les autres réservoirs (océans et biosphère) a varié au cours du temps. Le flux de rayons cosmiques à l'origine de la formation du carbone 14 dans la haute atmosphère terrestre varie en fonction de l'évolution du champ magnétique terrestre et du champ magnétique solaire : ce qui explique que le taux de production du radiocarbone naturel ait varié au cours du temps. Une courbe de calibration est nécessaire pour convertir les âges radiocarbone en années réelles. Pour construire une série de données chronologiques de calibration, on étalonne donc l’âge 14C sur des «horloges» infaillibles, par exemple les cernes annuels de croissance d’arbres très vieux et d’âge connu, ou encore des varves (sédiments laminés de fonds de lacs déposés annuellement). Il faut donc préciser « âge 14C » ou « âge calendaire » quand on utilise ces âges.