À la recherche du passé géologique de notre planète en Terminale
Cours complet, points clés à retenir et exercices d'entraînement de à la recherche du passé géologique de notre planète pour les élèves de Terminale. Conforme au programme officiel.
Réviser notion par notion
- Datation absolue par radiochronologie
- Datation relative par stratigraphie
- Les grandes crises biologiques
- Causes des crises biologiques
- Cycles glaciaires et interglaciaires
- Isotope oxygène 18 et paléoclimat
- Pollens et reconstitution de paléoenvironnements
- Tectonique des plaques et indices géologiques
- Indices géologiques de la dérive des continents
Ce que tu vas réviser
- Datation absolue (radiochronologie) et relative (stratigraphie)
- Les grandes crises biologiques et leurs causes
- Climat et alternance glaciaire/interglaciaire (δ¹⁸O, pollens)
- Tectonique des plaques et indices géologiques
- Reconstitution de paléoenvironnements
Datation absolue par radiochronologie
Technique qui permet de calculer l'âge d'une roche ou d'un minéral (avec une marge d'incertitude) en mesurant la proportion d'atomes radioactifs restants et d'atomes formés par leur désintégration. Plus la proportion d'atomes issus de la désintégration est grande, plus la roche est ancienne.
Exemple
Un archéologue trouve un os fossile et mesure le carbone 14 restant : s'il en reste peu, l'os est très vieux (plusieurs milliers d'années).
À retenir : La radiochronologie donne un âge en années (datation absolue) en utilisant la demi-vie des éléments radioactifs.
Datation relative par stratigraphie
Méthode qui classe les couches de roches de la plus ancienne à la plus récente en observant leur ordre d'empilement. Quand les couches n'ont pas été renversées par des déformations tectoniques, la couche du bas est plus ancienne que celle du haut (principe de superposition).
Exemple
En creusant un puits, on trouve des fossiles de dinosaures en profondeur et des fossiles de mammouths plus haut : les dinosaures sont donc plus anciens.
À retenir : La stratigraphie ordonne les événements géologiques sans donner d'âge précis, juste un ordre chronologique.
Les grandes crises biologiques
Périodes où une grande partie des espèces vivantes disparaissent rapidement (en quelques millions d'années). Les plus importantes marquent des limites de la charte stratigraphique (par exemple entre le Paléozoïque et le Mésozoïque, ou entre le Mésozoïque et le Cénozoïque).
Exemple
La crise Crétacé-Paléogène (autrefois appelée « Crétacé-Tertiaire ») il y a 66 millions d'années : un astéroïde frappe la Terre (cratère de Chicxulub), les dinosaures non aviens disparaissent et les mammifères se diversifient ensuite.
À retenir : Les cinq grandes crises biologiques sont causées par des changements climatiques, volcans ou impacts de météorites.
Causes des crises biologiques
Les extinctions massives résultent de perturbations majeures : impacts de météorites, volcans massifs, changements climatiques rapides ou baisse de l'oxygène océanique.
Exemple
Les trapps du Deccan (Inde) ont émis de l'ordre du million de km³ de lave et de grandes quantités de gaz il y a environ 66 millions d'années ; avec l'impact de l'astéroïde, ces éruptions comptent parmi les causes envisagées de la crise Crétacé-Paléogène.
À retenir : Les crises biologiques sont toujours liées à des changements environnementaux brutaux et globaux.
Cycles glaciaires et interglaciaires
Alternance naturelle entre périodes froides (glaciaires) où les glaces couvrent les continents et périodes chaudes (interglaciaires) comme aujourd'hui. Ces cycles durent environ 100 000 ans.
Exemple
Il y a 20 000 ans, lors du dernier maximum glaciaire, une grande calotte de glace couvrait le nord de l'Europe et les glaciers alpins s'étendaient dans les vallées ; la France, hors montagnes, connaissait un climat de toundra glaciale. Aujourd'hui nous sommes dans un interglaciaire chaud depuis 11 700 ans.
À retenir : Les cycles glaciaires-interglaciaires sont causés par les variations de l'orbite terrestre et contrôlent le climat global.
Isotope oxygène 18 et paléoclimat
Le rapport $\delta^{18}O$ mesure la proportion d'oxygène lourd (¹⁸O) par rapport à l'oxygène léger (¹⁶O). Dans les fossiles marins (foraminifères), ce rapport augmente quand le climat est plus froid. Dans la glace des carottes polaires, c'est l'inverse : le rapport diminue (devient plus négatif) quand il fait plus froid, car les précipitations froides sont plus appauvries en oxygène lourd.
Exemple
En analysant des foraminifères d'une carotte de sédiment océanique, on mesure le $\delta^{18}O$ : les valeurs hautes indiquent des périodes glaciaires, les valeurs basses des interglaciaires. Dans une carotte de glace du Groenland, c'est l'inverse : les valeurs basses (plus négatives) indiquent le froid.
À retenir : Le $\delta^{18}O$ est un indicateur chimique du climat passé, mais sa lecture dépend du support : dans les fossiles marins, haut = froid ; dans la glace polaire, haut (moins négatif) = chaud.
Pollens et reconstitution de paléoenvironnements
Les pollens fossiles conservés dans les sédiments indiquent quelles plantes poussaient autrefois. Chaque plante préfère un climat spécifique, donc les pollens révèlent le climat et l'environnement passé.
Exemple
Si on trouve dans une couche ancienne beaucoup de pollens de plantes de toundra et de steppe (graminées, armoises, bouleau nain) et très peu de pollens d'arbres, cela indique un climat froid et sec à cette époque ; si les pollens de chêne ou de noisetier dominent, le climat était plus doux.
À retenir : L'analyse pollinique reconstitue les paléoenvironnements en identifiant les espèces végétales du passé.
Tectonique des plaques et indices géologiques
La Terre est divisée en plaques rigides qui se déplacent. Les indices géologiques (fossiles identiques sur continents éloignés, chaînes de montagnes, volcans) prouvent ce mouvement.
Exemple
On trouve les mêmes fossiles de Mésosaure en Afrique et en Amérique du Sud : preuve que ces continents étaient autrefois collés (Pangée).
À retenir : La tectonique des plaques explique la distribution des fossiles, les tremblements de terre et la formation des montagnes.
Indices géologiques de la dérive des continents
Preuves que les continents se sont déplacés : fossiles identiques sur continents séparés, emboîtement des côtes, chaînes de montagnes alignées, anomalies magnétiques du plancher océanique.
Exemple
La chaîne de l'Himalaya s'est formée quand l'Inde a percuté l'Asie. Des roches contenant des fossiles marins (coquillages, trilobites, crinoïdes) se trouvent près du sommet de l'Everest : elles se sont déposées au fond d'une mer, avant d'être soulevées par la collision.
À retenir : Les indices géologiques multiples confirment que les continents se déplacent et que la Terre est dynamique.
Les points clés
- La radiochronologie donne un âge absolu en années, la stratigraphie donne un ordre relatif sans âge précis
- Les cinq grandes crises biologiques marquent des limites de la charte stratigraphique (deux d'entre elles séparent des ères) et sont liées à des perturbations environnementales majeures
- Le climat alterne entre glaciaires (froid) et interglaciaires (chaud) selon l'orbite terrestre, avec un cycle d'environ 100 000 ans
- Le $\delta^{18}O$ et les pollens fossiles sont des indicateurs chimiques et biologiques du climat et de l'environnement passés
- La tectonique des plaques explique la distribution des fossiles, les séismes et la formation des reliefs terrestres
L'essentiel
La Terre a une histoire longue et dynamique : on la reconstitue en combinant datations absolues et relatives, fossiles, indices géologiques et indicateurs climatiques.
Exercices d'entraînement
Entraîne-toi sur ces exercices, puis fais-toi corriger pas à pas par le tuteur.
Exercice 1
Un géologue observe deux couches de roches non déformées, l'une au-dessus de l'autre. La couche inférieure (une roche volcanique) a été datée par le couple potassium 40 / argon 40 : 1,3 milliard d'années. La couche supérieure contient des fossiles de trilobites. D'après la seule datation de la couche inférieure et le principe de superposition, quel est l'âge maximal de la couche supérieure ? Justifiez votre réponse.
Corrige cet exercice avec le tuteur →Exercice 2
Un carottage océanique montre que le $\delta^{18}O$ mesuré sur des foraminifères diminue progressivement entre -20 000 ans et -7 000 ans. Que peut-on conclure sur le climat ? Expliquez.
Corrige cet exercice avec le tuteur →