Les analyses en laboratoire sont le plus souvent longues et fastidieuses, notamment en qui concerne la préparation des échantillons.

• La microscopie (analyse directe)

La microanalyse commence par l’étude de la roche en lame mince au microscope optique.
Une fine tranche de 30 micromètres est prélevée sur un talon de roche préalablement taillé. L’observation au microscope permet l’identification des principaux composants de la roche (minéraux, fossiles) et de pouvoir classifier celles-ci avec précision.
L’analyse peut se poursuivre au microscope électronique qui permet une très haute résolution d’image.

• La géochimie (analyse indirecte)

La géochimie est l’ensemble des analyses chimiques propres aux sciences de la Terre. Ces analyses sont qualitatives et quantitatives et permettent de connaître avec une très grande précision la composition d’une roche ou d’une portion de minéral.

Géochimie analytique

La chimie analytique est très utilisée pour la classification des roches magmatiques. Elle est aussi très utile pour l’étude des roches sédimentaires détritiques. La mesure de certains éléments de minéraux spécifiques permet d’établir d’excellents baromètres et thermomètres de conditions du métamorphisme.

Géochimie isotopique

La chimie des isotopes radioactifs

La chimie des isotopes radioactifs et des gaz rares est utilisée pour la datation des roches. La mesure des éléments mères et des éléments filles au sein d’un même minéral permet de connaître l’âge de ce minéral en fonction des temps de demi-vie.

Exemple : L’uranium peut se substituer au zirconium dans un zircon (U,Zr)SiO4  lors de sa cristallisation dans un granite. L’uranium 238 se transforme alors en plomb 206. La désintégration radioactive étant exponentielle, on parle de temps de demi-vie, soit le temps qu’il faut à la moitié de la quantité d’uranium 239 pour se transformer en plomb 206. Ce temps de demi-vie est égal 4.5 milliards d’années. Après avoir mesuré le rapport des quantités de plomb et d’uranium, nous sommes en mesure de connaître l’âge du début de la désintégration, soit la cristallisation du zircon.

U/Pb             temps de demi-vie : 4.5 milliard d’années

40Ar/39Ar      temps de demi-vie : 1.35 milliard d’années

La chimie des isotopes stables

La chimie des isotopes stables (13C/12C, 15N/14N, 18O/16O, 36S/34S 87Sr/86Sr)  sur des échantillons d’eau ou organiques (os, tests, coquilles, valves etc…) permet de reconstituer avec précision des conditions paléo environnementales. Les rapports des isotopes stables sont en effet étroitement corrélés aux conditions climatiques. Les courbes isotopiques sont aussi devenus de précieux outils de corrélation entre des sections stratigraphiques permettant des extrapolations d’âges en l’absence de fossiles.