Mesure du temps et couplage des évènements biologiques et géologiques

Mesure du temps dans l'histoire de la Terre et de la vie

 

La gestion du temps pour l'homme moderne nécessite de connaître le passé pour mieux envisager l'avenir ( ex : éviter les catastrophes naturelles).

Cela consiste à ordonner les événements passés les uns par rapport aux autres : c'est la datation relative.

Cela consiste également à dater et apprécier la durée des événements passés : c'est la datation absolue.

 

I- Datation relative

 

docs p 164- 171 Ordonner les événements visibles sur un affleurement, une coupe .

 

La datation relative repose sur le principe de la chronologie relative qui a permis d'établir l'échelle stratigraphique des temps géologiques .

 

-Principe de superposition

 

Une couche sédimentaire (ou une coulée volcanique) est plus récente que la couche (ou la coulée) sur laquelle elle repose ; elle est plus ancienne que la couche qui la recouvre.

Illustration par le schéma d'un affleurement.

 

-Principe de continuité

 

Schéma

 

 

 

 

Une couche stratigraphique a le même âge sur toute son étendue, même si la nature de la roche et son contenu paléontologique varie. En deux points éloignés, elle peut être identifiée par des strates repères identiques (en dessus, en dessous).

 

-Principe de recoupement

 

Lorsque des formations géologiques se recoupent, la plus récente recoupe la plus ancienne. Lorsqu'un évènement affecte des formations géologiques, il est plus récent que celles-ci.

 

Schémas : ex failles, plis, inclusions, cristaux.

 

 

 

 

 

-Principe d'identité paléontologique

 

Deux strates contenant les mêmes fossiles stratigraphiques ont le même âge.

 

Fossiles stratigraphiques : espèces de fossiles ayant une durée de vie brève et une vaste répartition géographique.

 

-Echelle stratigraphique des temps géologiques : il s'agit d'un calendrier géologique de référence établi grâce à des recoupements généralisés à l'échelle du globe. Les étages successifs sont désignés par un nom de lieu qui évoque le stratotype (formation géologique référencée mondialement qui a caractérisé cette période). Les étages sont regroupés en périodes, elles-même regroupées en ères.

 

Doc p 168 Stratotype du Toarcien (180 millions d'années) avec ammonites de référence

Comment dater et apprécier la durée des événements passés ?

 

II- Datation absolue

 

Si la datation relative permet de situer les évènements les uns par rapport aux autres, la chronologie absolue place les phénomènes géologiques sur une échelle de temps graduée en milliers ou en millions d'années.

 

Elle repose sur des méthodes utilisant comme chronomètre les isotopes radioactifs de certains éléments: radio chronologie.

 

Ex. Datation d'une éruption volcanique près de Clermont-Ferrand.

Carte + doc. p 175

 

 

Le 14C permet de dater les évènements géologiques récents (derniers millénaires).

La date obtenue est celle où les isotopes ont été piégés dans la roche (ou le bois fossile). C'est la date de "fermeture du système". Le système reste fermé si aucun échange avec l'extérieur n'a lieu. La fiabilité de la datation en dépend, dans le cas contraire, des corrections sont nécessaires.

La qualité de la datation dépend:

-de la qualité de l'échantillon,

-de la période de l'isotope choisi.

Période (T) de 14C: 5570 ans

Limites de validité de la datation de 1/100 ème de T à 10 T

 

 

Pour des échantillons plus anciens (millions d'années) on utilise la méthode potassium argon (K-Ar).

Période de 40K: 1,25 milliards d'années

 

Ex. datation des hominidés du rift Est Africain. p 176

 

 

 

 

N.B. L'atmosphère contient de l'argon qui peut contaminer les roches et rendre difficile la détection de l'argon issu de la désintégration du potassium.

 

La méthode rubidium strontium (Rb-Sr) est utilisée pour la mesure des âges les plus anciens.

Période (T) de 87Rb: 50 milliards d'années;

Pour trouver l'âge de la roche, il est nécessaire de mesurer les rapports isotopiques de plusieurs minéraux de la roche ayant cristallisé au même moment.

La datation absolue (excepté 14C) ne permet pas de dater les roches sédimentaires (systèmes ouverts).

 

 

Ex. granite de Châteauponsac p 177

 

 

 

Bilan

La datation relative permet d'ordonner les uns par rapport aux autres les évènements géologiques.

La datation absolue qui utilise le chronomètre des radio-isotopes permet de mesurer l'âge et la durée des phénomènes géologiques.

 

 

 

 

 

 

Couplage des évènements biologiques et géologiques au cours du temps

 

Ou « Les crises biologiques dans l’histoire de la Terre »

 

Introduction

 

A l’échelle des temps géologiques, on repère des périodes de grande stabilité dans l’histoire du monde vivant. Elles alternent avec des périodes brèves où le monde vivant est affecté : ce sont les crises biologiques.

 

Comment a évolué le monde vivant au cours de l'histoire de la Terre?

Quelle est la cause des crises biologiques?

 

I- La limite Crétacé- Tertiaire (-65 millions d’années) : un évènement biologique et géologique majeur

 

  1. Aspects biologiques de la crise Crétacé- Tertiaire

 

  1. Le monde vivant au Crétacé

Doc. p 188, 189

A la fin de l’ère secondaire, une faune et une flore diversifiée occupent océans et continents.

 

En milieu marin « La mer de la craie » a donné son nom à la période Crétacé. La craie résulte de l’accumulation d’algues microscopiques : les Coccolithophoridés. La période est chaude et le niveau de la mer est 250m au dessus du niveau actuel !

Les Foraminifères : animaux unicellulaires à coquille calcaire du plancton marin sont diversifiés .

Les organismes récifaux comprennent Rudistes et Coraux.

Les Ammonites : mollusques céphalopodes marins sont des fossiles caractéristiques de l’ère secondaire.

Les Poissons sont présents.

 

En milieu terrestre, Gymnospermes (conifères) et Angiospermes (plantes à fleurs et fruits) sont en expansion (études de pollens : palynologie) .

Parmi les Vertébrés les Amphibiens, Oiseaux , Mammifères sont présents, mais les reptiles sont les plus diversifiés. Le secondaire est l’ère des reptiles et parmi eux les Dinosaures occupent toutes les « niches écologiques ».

Niche écologique : ensemble des paramètres du milieu (climatiques, alimentaires) spécifiques à une espèce et qui la différencie d’une autre.

 

  1. Des extinctions massives

La limite Crétacé-Tertiaire est caractérisée par la disparition soudaine et massive de nombreuses espèces (50% ) aussi bien en milieu aquatique que terrestre.

 

Dans les océans, le plancton (Coccolithophoridés et Foraminifères) est touché .

Les Rudistes et les Ammonites disparaissent.

 

Sur les continents les Reptiles sont très atteints et les Dinosaures disparaissent définitivement.

 

  1. Diversification rapide au début du tertiaire

Doc. p 190, 191

Certains groupes survivent à la crise, ils se diversifient rapidement en occupant toutes les niches écologiques laissées vides.

Ex : les Oiseaux et les Mammifères occupent les niches écologiques laissées libres par les Dinosaures.

 

TP Les foraminifères de Bidart

Disparition des globotruncana à la fin du Crétacé (étage Maastrichien)

Apparition des globigérines au tertiaire (étage Danien)


Quelle est l'origine géologique de cette crise?

 

 

2- Origine géologique de la crise Crétacé- Tertiaire

Doc. p 192, 193 et p 196,197

 

Dans de très nombreux sites, la limite Crétacé- Tertiaire est marquée par une mince couche d'argile noire présentant un taux élevé d'iridium, des quartz choqués, des sphérules de verre d'impact et des cristaux de magnétite nickélifères.

 

a- La collision d'une météorite.

 

Ces indices permettent d'affirmer que notre planète a été percutée , il y a 65 millions d'années par un astéroïde tombé à Chicxulub au Mexique où a été identifié un cratère d'impact.

 

b- Un gigantesque épisode volcanique.

 

Les trapps du Deccan: immenses couches de laves en escaliers (trapp = escalier) situées en Inde sont datées de l'époque de la crise.

 

c- Conséquences climatiques de ces évènements géoloqiques:

 

L'émission de poussières dans l'atmosphère engendrées par la collision et/ou le volcanisme engendre des modifications climatiques (diminution de l'éclairement et refroisissement) qui aurait entrainé les nombreuses disparitions d'espèces.

 

II- Les crises biologiques repères dans l'histoire de la Terre

doc. p 187 et poly

1- Crises biologiques et évènements géologiques

 

Les crises, qui ont marqué épisodiquement l'histoire de la vie, sont des repères permettant le découpage des temps géologiques.

La crise Permo-Trias qui sépare l'ère primaire de l'ére secondaire est la plus importante:

96% des espèces marines ont disparu;

40% des espèces animales des continents également.

- La totalité des terres est regroupée en un continent: la Pangée.

- Un volcanisme intense est observé.

- Le niveau des mers a baissé.

- Des indices de cratères d'impact ont été décelé en mer (Bédout) au large de l'Australie.

 

Les crises biologiques sont donc corrélées à des phénomènes d'origine internes (tectonique des plaques, volcanisme) et d'origine extraterrestre ( chute d'astéroïdes) .

 

2- Influence de l'Homme sur l'environnement

Doc. p 198-199

L'action de l'homme peut -elle engendrer une crise biologique dont il serait lui-même victime?

 

a- Modifications liées à l'action de l'Homme:

 

-Déforestation;

-Modifications des génomes (O.G.M.);

-Emissions de CO2 (combustions) et d'ozone .

 

b- Conséquences néfastes sur l'environnement:

 

-diminution de la biodiversité;

-modification des conditions physico-chimiques de la planète.

 

L'espèce humaine, issue de l'évolution, pourrait subir les conséquences néfastes des déséquilibres de la biosphère engendrés par ses activités.

 

Etablir un schéma de synthèse du chapitre (s'aider de celui de la p 203).

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