Corrigé bac SVT 2026 — Exercice 1 : L'utilisation des isotopes en sciences de la Terre
Sujet officiel du baccalauréat, spécialité sciences de la vie et de la Terre, session 2026. Corrigé rédigé par Ibrahim Alame.
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Énoncé
EXERCICE 1 : L'utilisation des isotopes en sciences de la Terre (7 POINTS)
Depuis sa formation, la Terre a connu de profondes transformations géologiques et climatiques. Pour en reconstituer l'histoire, les scientifiques disposent d'outils variés. L'étude des isotopes stables ou radioactifs, présents dans les objets géologiques tels que les roches, les sédiments et les glaces, offre à la fois des repères temporels et des indices sur les environnements anciens.
QUESTION :
Expliquer comment l'étude de rapports isotopiques permet de retracer des variations climatiques passées et de dater des objets géologiques.
Vous rédigerez un texte argumenté. On attend des expériences, des observations, des exemples pour appuyer votre exposé et argumenter vos propos.
Corrigé
Depuis sa formation, la Terre a connu de profondes transformations géologiques et climatiques.
Expliquer comment l'étude de rapports isotopiques permet de retracer des variations climatiques passées et de dater des objets géologiques ?
Il sera donc possible d'étudier dans une 1ère partie le rôle du delta 18 de l'oxygène dans la reconstitution des variations climatiques puis nous verrons dans une 2nde partie le rôle du radio-chronomètres dans la datation des objets géologiques.
1- Delta 18 de l'oxygène et variations climatiques
Le climat du Cénozoïque Quaternaire durant les derniers 800 000 ans peut être déterminé grâce δ¹⁸O ou rapport ¹⁸O/¹⁶O : c'est un thermomètre isotopique qui permet de reconstituer des variations de températures.
La mesure de rapports isotopiques de l'oxygène se réalise dans les carottes polaires antarctiques et les sédiments marins. Ainsi une augmentation du δ¹⁸O des roches sédimentaires marines correspond à un refroidissement (et souvent glaciation). En effet apparaît une alternance de périodes glaciaires et interglaciaires durant les derniers 800 000 ans.
Les rapports isotopiques montrent des variations cycliques, les cycles de Milankovitch, coïncidant avec des variations périodiques des paramètres orbitaux de la Terre. Les variations périodiques des paramètres orbitaux de la Terre sont à l'origine des entrées et des sorties de glaciation.
Elles ont modifié la puissance solaire reçue et elles ont été accompagnées de boucles de rétroactions positives et négatives :
- l'albedo lié à l'asymétrie des masses continentales dans les deux hémisphères. L'albedo est la fraction de l'énergie solaire incidente qui est réfléchie vers l'espace.
- la solubilité océanique du CO2
Pour argument, une observation : Les rapports isotopiques montrent 8 cycles au cours du quaternaire avec dans chaque cycle de 100 000ans, une période glaciaire de 90 000ans et interglaciaire de 10 000ans
2- Radio-chronomètres et datation des objets géologiques.
Un principe de la chronologie absolue est basée sur la désintégration radioactive. La désintégration radioactive est un phénomène continu et irréversible ; la demi-vie ou période d'un élément radioactif est caractéristique de cet élément.
La quantification de l'élément père radioactif instable et de l'élément fils radiogénique stable permet de déterminer l'âge des minéraux constitutifs d'une roche.
Différents chronomètres sont classiquement utilisés en géologie : Rb/Sr, K/Ar, U/Pb.
- Ils se distinguent par la période de l'élément père.
- Le choix du chronomètre dépend de l'âge supposé de l'objet à dater, qui peut être appréhendé par chronologie relative.
Les datations sont effectuées sur des roches magmatiques ou métamorphiques, en utilisant les roches totales ou leurs minéraux isolés. L'âge obtenu est celui de la fermeture du système considéré (minéral ou roche).
- cristallisation d'un magma,
- ou mort d'un organisme vivant
Cette fermeture correspond à l'arrêt de tout échange entre le système considéré et l'environnement. Des températures de fermeture différentes pour différents minéraux expliquent que des mesures effectuées sur un même objet tel qu'une roche, avec différents chronomètres, puissent fournir des valeurs différentes.
Pour argument, une observation : En Auvergne, les volcans sont entrés en éruption dans le passé et certains basaltes ont emprisonnés des troncs d'arbres lors de leur cristallisation. Il suffit de dater par le carbone 14 la mort de ces végétaux. Le carbone 14 permet donc de dater des périodes qui n'excèdent pas 50 000 ans au maximum (10x sa période de 5000ans environ).
Lors de la formation d'une roche magmatique telle qu'un granite, du rubidium et du strontium sont intégrés dans les réseaux cristallins de certains minéraux. L'isotope ⁸⁷Rb, radioactif, se désintègre en donnant ⁸⁷Sr et un électron.
Aujourd'hui, nous souhaitons déterminer l'âge d'un échantillon de roche. Les mesures nous permettent de tracer la droite isochrone et de déterminer sa pente et donc l'âge de la roche.
Conclusion : ainsi la radioactivité est exploitée en géologie pour retracer des variations climatiques passées et dater des objets géologiques