CHAPITRE IV /Atmosphère- climats/ LE CLIMAT AU CRETACE
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CHAPITRE IV /Atmosphère- climats/ LE CLIMAT AU CRETACE Problématiques : En quoi les roches sédimentaires sont-elles les témoins des conditions climatiques passées ? Quel était le climat au temps des dinosaures ? Comment la géodynamique peut-elle influer certaines variations climatiques ? Rappels : Le Crétacé est une période géologique qui s’étend de 145,5 ± 4 à 65,5 ± 0,3 Ma. Elle se termine avec la disparition des dinosaures et de nombreuses autres formes de vie. Cette période est la troisième et dernière de l’ère Mésozoïque ; elle précède le Paléogène et suit le Jurassique. Le Crétacé est nommé d’après le latin creta, « craie », se référant aux vastes dépôts crayeux marins datant de cette époque et que l’on a retrouvés en grande quantité en Europe. Place du Crétacé dans l’échelle des temps géologiques. Au Crétacé (supérieur), la végétation change d’aspect: l’ancienne flore à ptéridophytes et à gymnospermes, typique du Jurassique et du Crétacé inférieur, est progressivement remplacée par une végétation où dominent les angiospermes ; les paysages s’enrichissent de nouvelles plantes et s’ornent d’arbres fleuris, comme les magnolias. Comme au jurassique, les continents du crétacé subissent la domination écologique des reptiles archosauriens (dinosaures, crocodiles et ptérosaures). Ces derniers doivent toutefois partager l’espace aérien avec les oiseaux, toujours plus diversifiés. Les mammifères du crétacé sont beaucoup plus variés que ceux du jurassique, mais la plupart restent de très petite taille et continuent de mener une existence nocturne. Un paysage du Crétacé. Sa fin est marquée par une strate noire riche en iridium que l’on pense associée à l’impact d’un astéroïde de 10 km de diamètre dans le Yucatan. Cette collision est considérée comme ayant participé fortement à l’extinction massive ayant entraîné entre autres la disparition des dinosaures. Néanmoins, la géologie montre que l’activité volcanique de grande ampleur commune aux cinq grandes extinctions avait déjà commencé avant l’arrivée de l’astéroïde. Des teneurs en O2 et CO2 très différentes d’aujourd’hui : Taux d’O2 Taux de CO2 T° moyenne Crétacé 30% (volume) 1700 ppm 18°C Actuel 21% (volume) 390 ppm 15°C Activité 1 : Les roches sédimentaires témoins des conditions climatiques passées : On reconstitue les climats des époques très anciennes en étudiant la répartition en latitude de certaines roches sédimentaires qui se forment dans des conditions climatiques précises (charbons, évaporites, bauxites). On applique ainsi le principe de l’actualisme : on postule que les conditions de formation d’une roche donnée sont restées les mêmes au cours des temps géologiques. Les fossiles permettent de reconstituer les environnements passés, ce sont aussi des indicateurs climatiques. Les dépôts de bauxite, l’imposante mer de la craie (= Crétacé), les plates-formes carbonatées (principalement du calcaire), caractérisent la période du Crétacé Chercher les définitions suivantes : charbons, évaporites, bauxites. IndicespétrographiquespermettantdereconstituerleclimatduCrétacé : La localisation et la nature des roches présentes au Crétacé nous fournissent des informations sur le type de climat qui a permis leur formation. En utilisant le principe de l'actualisme, on peut considérer que les conditions de formation de ces roches sont les mêmes qu'auparavant : la kaolinite est un minéral argileux qui se forme dans un climat chaud et humide, c'est-à- dire tropical. Sur la carte de localisation des roches du Crétacé, on constate que celle-ci est surtout localisée autour de l'équateur et des tropiques. l'argile rouge (bauxite) se forme suite à l'érosion, due à des grandes différences de température comme pour le climat continental. Sur la carte, on remarque qu'elle se situe dans l'Hémisphère Nord, plus particulièrement en Eurasie. le charbon se forme à partir de matière végétale qui se décompose sous l'effet d'une température importante, dans les forêts marécageuses, c'est-à-dire dans les climats tropicaux. Le charbon est principalement localisé en Amérique du Nord, en Eurasie et Antarctique. De plus, la présence de crocodiles confirme ce type de climat. l'évaporite se forme dans un climat aride. Elle se localise en général au niveau des bords des continents, entre les deux tropiques. le calcaire se forme dans un climat tempéré chaud. Il est beaucoup moins représenté sur la carte mais se situe surtout au niveau des tropiques et de l'équateur, en particulier en Amérique du Nord et centrale. Voir aussi les Docs 3 à 5 p 139. Quelle est la répartition des roches étudiées ci-dessus ? Expliquez la nécessité de l’étude de toutes ces roches ? Quel est le climat global au Crétacé ? Site pour observer les changements climatiques au cours du temps : http://www.scotese.com/climate.htm Cours :Plus on remonte dans le temps et plus les données accessibles deviennent imprécises. Les archives disponibles sont essentiellement des roches sédimentaires dont la formation est liée au climat. En partant du principe d'actualisme, c'est-à-dire en postulant que les conditions de formation d'une roche donnée sont restées les mêmes au cours des temps géologiques, on peut obtenir des informations d'ordre climatique. Voici quelques exemples. Les roches d'altération, comme les latérites ou les bauxites, indiquent un climat tropical avec alternance de saisons sèches et humides, en milieu continental. La présence de roches coralliennes dans une région est également indicatrice d'un climat tropical. Mais en milieu marin. Le charbon témoigne de conditions équatoriales humides propices à l'installation d'une forêt très exubérante. Les roches d'évaporation ou évaporites (gypse, sel gemme, potasse...) révèlent, au contraire, un climat très aride. La recherche de telles roches indicatrices de conditions climatiques et datées d'une époque donnée (le Crétacé, par exemple) permet ainsi d'avoir une idée générale du climat régnant à cette époque. À partir du magnétisme rémanent enregistré par certaines roches comme les basaltes, il est possible de retrouver à quelle latitude se trouvait une telle roche au moment de sa mise en place. Grâce à ces données paléomagnétiques, les scientifiques peuvent donc, pour un continent donné, reconstituer sa position à différentes époques. Lorsqu'on dispose de fossiles et de roches datant d'une même époque, il est possible de préciser sous quelles latitudes ils se sont déposés. De telles études montrent qu'au Crétacé, les roches ou les fossiles indicateurs de climat chaud se retrouvent à de hautes latitudes, aussi bien dans l'hémisphère Nord que dans l'hémisphère Sud. Des charbons, par exemple, ont été formés à plus de 60° de latitude (rappel : les cercles polaires ont une latitude de l'ordre de 66°). Des bauxites se sont déposées à la latitude actuelle de la France ou du Canada. Des crocodiles, des arbres à pain ont été retrouvés au Groenland qui était, à l'époque, dans une position géographique proche de l'actuelle. Aucune trace de glaciers n'a en outre été retrouvée au Crétacé. Il n'y avait donc probablement aucune calotte glaciaire sur la Terre. Le climat du Crétacé était donc globalement beaucoup plus chaud que le climat actuel. Activité 2 : Les indices paléontologiques du climat : L’étude des fossiles permet de confirmer le climat chaud du crétacé et éventuellement d’émettre des hypothèses quant à l’origine de ce climat. Les fossiles significatifs : A partir des Docs. 1 & 2 p. 140, expliquez en quoi certains fossiles sont dits « significatifs » quant à l’étude des paléoclimats. Les fossiles du Crétacé : http://www.normalesup.org/~clanglois/Fossiles-epoques/Cretace.html Cours : La paléoflore et la paléofaune peuvent, elles aussi, apporter des informations. Le principe d'actualisme peut toutefois paraître plus délicat à appliquer : si les exigences climatiques des végétaux ou des animaux actuels sont faciles à constater, comment être sûr que celles de fossiles proches étaient les mêmes ? C'est en constatant que des fossiles variés, présents dans la même région à une époque donnée sont apparentés à des formes actuelles indicatrices d'un même climat, que l'on peut tirer des conclusions. Par exemple, si l'on découvre des fossiles de crocodiliens, de palmiers, d'arbres à pain, etc. dans des roches de même âge, on peut raisonnablement conclure que le climat de l'époque était comparable à celui que l'on connaît aujourd'hui aux endroits où vivent ces formes actuelles. L'indice stomatique : Principe : Les feuilles des plantes vasculaires modernes montrent une corrélation entre le pourcentage des stomates, appelé indice stomatique, et la pression partielle atmosphérique en CO2. Stomate de Ginkgo biloba TP : indice stomatique chez Ginkgo biloba. Définition et calcul de l’indice stomatique. L’indice stomatique (IS) correspond au nombre de stomates (S) dénombré sur la face inférieure des feuilles par rapport au nombre total de cellules de cet épiderme, c’est-à-dire la somme des cellules non chlorophylliennes (CNC) et des stomates (S). Il est exprimé en % : Exemple de deux espèces conservées : Ginkgo et Metasequoia : A - Comparaison de feuilles de Ginko Biloba moderne avec une espèce fossile du crétacé terminal Ginko adiantoide: [D'après Royer et al.(2003, Paleobiology, 29 : 84-104)] : B- Lien entre la pression partielle en CO2 et l'index stomatique pour deux espèces actuelles : [D’après Royer et al (2001, Science, 292 : 2310-2313] Quel est la corrélation entre indice stomatique et concentration en CO2 (ppmv) Pourquoi a-t-on choisi les espèces Ginkgo et Metasequoia pour réaliser cette étude ? Quelles conclusions peut-on tirer de l’étude de l’indice stomatique ? Réponses : Les résultats obtenus montrent une corrélation inverse entre le pourcentage des stomates et la pression partielle atmosphérique en CO2. En utilisant des taxons anciens comme le Ginkgo ou le Metasequoia, il est possible d'utiliser cette corrélation en appliquant les résultats actuels (obtenus sous atmosphère contrôlée en CO2) aux données fournies par des fossiles. Cette méthode permet de reconstituer les paléoniveaux de CO2. Les résultats obtenus montrent un taux de CO2 plus élevé qu’à l’époque actuelle. L’analyse de l’indice stomatique des feuilles fossiles indique que le taux de CO2 atmosphérique du Crétacé était cinq fois supérieur au taux actuel. L’effet de serre de la planète était donc bien plus élevé, ce qui explique son 18 climat globalement plus chaud. Les mesures de δ O dans les carbonates révèlent une température des eaux tropicales de 7 à 8 °C plus élevée qu’aujourd’hui. Cours : Si les bulles d'air emprisonnées dans les glaces des pôles fournissent des informations directes sur la teneur de l'atmosphère en CO2 jusqu'à - 800 000 ans environ, il faut, pour des périodes plus anciennes, faire appel à des méthodes indirectes. Par exemple, pour la période du Crétacé, une méthode consiste à dénombrer les stomates sur des feuilles fossiles. Les stomates sont des orifices présents dans l'épiderme des feuilles. Ils permettent les échanges gazeux entre la plante et le milieu. Expérimentalement, des chercheurs ont montré que plus le taux de CO2 atmosphérique est important et moins il y a de stomates dans l'épiderme des feuilles (l'indice stomatique c'est-à-dire le pourcentage de stomates dénombré sur la face inférieure des feuilles par rapport au nombre total de cellules épidermiques, est faible). En considérant des espèces ayant peu varié depuis le Crétacé, comme par exemple le Ginkgo biloba, il est possible de comparer l'indice stomatique de feuilles fossiles datant du Crétacé à celui de feuilles actuelles. Cette comparaison montre que le taux de CO2 du Crétacé était cinq fois supérieur au taux actuel. Les variations du niveau de la mer : Les cartes ci-dessous montrent la répartition entre mer et terres émergées en France entre -150 et -50 MA : (Bleu=mer Jaune=Terre émergée) La France au Jurassique - 150MA La France au Crétacé inférieur -130MA France au crétacé supérieur (-85MA La France au paléogène -50MA Définitions à chercher : transgression marine ; régression marine. Quelle est l’évolution du niveau de la mer au cours du Crétacé ? A quoi pourrait-on attribuer cette évolution ? Activité 3 : La production de roches carbonatées au Crétacé : Le Crétacé tient son nom de la production très abondante de craie de cette époque. La carte ci-dessous montre l’extension des plates-formes continentales (bleu clair) il y a 90 MA ; à l’époque, le niveau des océans est environ 250 mètres plus élevé qu’aujourd’hui: On remarque qu'à l'époque du Crétacé la mer de craie est très étendue le long des littoraux. On en déduit que les carbonates sont présents en grande quantité dans les mers de l'époque. L’origine de la craie : La craie est "une roche calcaire, composée à plus de 90% de CaCO3, friable et poreuse. Ce calcaire est produit essentiellement par l'accumulation d'innombrables débris d'organismes: des éléments dissociés de Coccolithophoridés, c'est-à-dire des Algues microscopiques, unicellulaires, munies de flagelles et vivant dans le plancton. Ces éléments dissociés de forme discoïdale sont appelés des Coccolites et représentent de 20 à 50% de la craie. A cause de leur taille extrêmement petite, les Coccolites sont classés dans les nannofossiles. - La production du test des coccolithophoridés se fait par incorporation des ions hydrogénocarbonates HCO3 et en ions 2+ calciques Ca contenus dans l’eau de mer et se traduit par la formation de carbonate de calcium CaCO3, d’eau H2O et de dioxyde de carbone CO2. Réponse: Ecrire la réaction et l’équilibrer. Ca2+ + 2 HCO3 CaCO3 + CO2 + H2O Précipitation des carbonates et CO2: A partir du Doc. 3 p 143, expliquez comment se traduit la dissolution et la précipitation des carbonates en termes de piégeage ou de libération du CO2 ? L’altération des carbonates par dissolution transfert du CO2 atmosphérique vers l’hydrosphère fait baisser l’effet de serre: CaCO3 + H2O + CO2 Ca2+ + 2 HCO3 La formation ou précipitation des carbonates transfert du CO2 hydrosphérique vers l’atmosphère augmente l’effet de serre: 2+ Ca + 2 HCO3 CaCO3 + H2O + CO2 Remarque : l’altération des silicates des roches magmatiques ou métamorphiques constitutives des chaînes de montagne, consomme également du CO2 lors du démantèlement des reliefs par érosion. Il y a transfert de CO2 atmosphérique vers la lithosphère : CaSiO3 + H2O+ 2 CO2 SiO2 + Ca2++ 2 HCO3 18 Carbonates et δ O On sait que le δ18O des carbonates correspond au δ18O de la mer. Le calcul de ce δ18O au cours du Crétacé donne l’évolution suivante : 18 Le document indique une variation de la valeur du δ O mesuré dans les carbonates de calcium (la relation entre ce taux 18 et la température est différente de celle reliant le δ O des glaces à la température de la neige donnant naissance aux 18 glaces : plus le δ O des carbonates de calcium est bas, plus la température de l'océan où se forment ces carbonates est élevée) : une diminution au début du Crétacé et une augmentationde la valeur vers la fin du Crétacé. Au début du Crétacé, la température de l'eau des mers a considérablement augmenté (+10°C), elle a par la suite régressé pour atteindre environ + 20°C. Cours : De nombreux organismes marins, les foraminifères par exemple, fabriquent un squelette externe, sorte de « coquille », formé de carbonate de calcium (CaCO3). Lors de la synthèse de cette coquille, ils incorporent dans le carbonate de calcium 16O et 18O dans les mêmes proportions que celles existant dans l'eau de mer environnante. À partir de mesures effectuées sur des carbonates de calcium, on a déterminé les variations du δ18O au cours du Crétacé. Ce paramètre est un indicateur thermométrique : plus la température de l'eau est élevée, plus le δ18O marin diminue. Or, sa valeur décroit (-3%o) durant tout le Crétacé inférieur et une bonne partie du Crétacé supérieur. La température océanique a donc augmenté durant toute cette période (-135 à -80 Ma). Les spécialistes pensent que les eaux tropicales ont présenté un réchauffement de 7 à 8°C. La fin du Crétacé est néanmoins marquée par un refroidissement climatique. On attribue aux fortes teneurs en CO2 atmosphérique, le réchauffement global du climat au Crétacé. C'est un afflux important de CO2 dans l'atmosphère qui, en accentuant l'effet de serre, est à l'origine de ce réchauffement climatique. Le phénomène a d'ailleurs été amplifié par un mécanisme qui régit les échanges gazeux entre océan et atmosphère : plus la température océanique est élevée, moins le CO2 est soluble dans l'eau. Ainsi, à partir du Crétacé inférieur, plus la température s'est élevée et plus le CO2 dissous dans les océans a diffusé dans l'atmosphère, augmentant ainsi l'effet de serre. Cet effet amplificateur a probablement joué un grand rôle dans le réchauffement climatique constaté à cette période. Il reste néanmoins à comprendre l'origine de l'apport exceptionnel de CO2 dans l'atmosphère au Crétacé inférieur. Activité 4 : L’activité magmatique au crétacé : L’activité des dorsales océaniques : Le Crétacé est une période de bouleversements de la géographie planétaire, la Pangée, masse continentale « monobloc » constituée à la fin du Paléozoïque (-250 Ma) est déjà fragmentée avant le début du Crétacé (planisphère cicontre}. Elle va continuer à se morceler au cours du Crétacé du fait de l'extension des domaines océaniques. L'ouverture de l'océan Atlantique amorcée dans sa partie nord au Jurassique se poursuit et s'étend au sud. Dans le même temps, la fermeture de la Téthys s'accompagne d'une migration vers le nord du sous-continent indien. Le Crétacé est donc une période de très forte activité des dorsales océaniques. La production magmatique est énorme : 3 plusieurs millions de km de roches magmatiques se mettent en place chaque million d'années. Cet afflux considérable de magma à l'aplomb des dorsales a une conséquence : le volume de ces dernières augmente considérablement (on parle d'intumescence thermique). Cette augmentation de volume diminue d'autant le volume libre disponible pour l'eau de mer dans les bassins océaniques. En outre, tout indique qu'à cette époque il n'existe pas de calottes glaciaires dans les régions polaires. Ces deux phénomènes (intumescence des dorsales et absence de grandes masses glacées) concourent au même résultat constaté précédemment : les océans débordent sur les marges continentales. Expliquez à partir des données qui précèdent l’importance de la transgression marine qui a eu lieu au crétacé. Les provinces volcaniques géantes (L.I.P.) : Au début des années 1970, grâce à des prospections sismiques, on découvre dans le Pacifique Ouest au niveau des îles Salomon (Ontong Java), une large portion de croûte océanique épaisse de plus de 30 km (contre 6 à 7 km par ailleurs). Le parallèle est vite établi avec les trapps continentaux, vastes étendues de laves empilées formant des falaises en escalier (comme en Sibérie ou en Inde, par exemple). Beaucoup de ces énormes épanchements volcaniques, nommés Provinces Volcaniques Géantes (LIP en anglais), ont été datés du Crétacé Pour expliquer ces phénomènes volcaniques intenses mais brefs à l'échelle des temps géologiques (environ un million d'années par LIP), on imagine le fonctionnement d'énormes points chauds dont la mise en place serait consécutive au morcellement de la Pangée. Volumes de téphras* rejetés Lors d’éruptions majeures : Volumes rejetés au niveau des L.I.P. (estimation) : *tous les matériaux (matières solides et liquides, entraînées par les gaz) émis par les volcans, à l’exception des laves ; ils proviennent de différents types d’éruption explosive. 3 Sachant que l'ensemble des dorsales produit aujourd'hui 20 km de roches magmatiques par an, et qu'un gros 3 volcan comme le Pinatubo produit en moyenne 100 km de roches volcaniques par siècle, déterminez l'importance de la production magmatique par les LIP au Crétacé. D'après vos connaissances sur le volcanisme, quel a pu être l'impact de la géodynamique globale du Crétacé sur la composition atmosphérique ? Quel a pu être l'effet du volcanisme sur l'évolution climatique ? Cours : Le Crétacé, notamment le Crétacé inférieur, est aussi marqué par une extraordinaire activité des points chauds. Cela se traduit par la mise en place d'énormes épanchements volcaniques nommés « provinces volcaniques géantes » (LIP en anglais). La plus importante se trouve dans le Pacifique Ouest au niveau des îles Salomon (Ontong Java). Il s'agit d'une large portion de croûte océanique (large comme un tiers de l'Australie !) épaisse de plus de 30 km (contre 6 à 7 km normalement). Cette activité est exceptionnelle : la matière émise à cette occasion correspond à celle de l'ensemble des dorsales pendant trois millions d'années ! La quantité de CO2 émise par ces points chauds durant le Crétacé a donc été elle aussi considérable. C'est donc le contexte géodynamique (l'importante activité magmatique des dorsales et les gigantesques éruptions au niveau de certains points chauds), qui explique, par une production accrue de CO2 et un effet de serre augmenté, le climat globalement très chaud du Crétacé. Bilan Bordas : Le climat au Crétacé (- 135 à – 65Ma) 1- Les indices du climat régnant au Crétacé : - les indices sédimentologiques : (Docs pages 138-139) Les roches sédimentaires datées du Crétacé sont des bauxites et latérites, des charbons et des évaporites. L'application du principe d'actualisme permet d'indiquer d'utiliser ces roches sédimentaires pour préciser le climat régnant au Crétacé. Les bauxites et latérites se forment actuellement sous un climat tropical, avec alternances de saisons sèches et de saisons très humides. Les évaporites (gypsepar exemple) sont des roches se formant suite à une évaporation intense dans des lagunes côtières peu profondes, ce mécanisme est observé sous un climat chaud et aride (Moyen orient, Sud tunisien). La formation de charbons nécessite une importante biomasse végétale, c'est la cas sous des climats tropicaux dont l'humidité et le fort ensoleillement annuel permet le développement de forêts denses. On observe sur le planisphère une répartition de ces roches sédimentaires à des basses latitudes mais aussi près des pôles. Globalement, ces indicateurs sédimentologiques indiquent un climat chaud au Crétacé. De plus, on observe une absence totale de calottes glaciaires au Crétacé, ce qui confirme un climat global chaud, beaucoup plus chaud qu'actuellement (trois degrés de plus). - les indices paléontologiques : (Docs pages 140-141) Le doc.1 page 138 montre au Crétacé une faune et une flore très différente de la faune et flore actuelles. Les dinosaures dominent le monde dans tous les milieux, la flore est dominée par les plantes luxuriantes. Les données paléontologiques confirment les conclusions tirées de l'analyse des roches sédimentaires : les espèces fossiles du Crétacé vivent aujourd'hui sous des climats chauds équatoriaux ou tropicaux (Crocodiles, arbre à pain, localisation de coraux à 60°N de latitude au Crétacé). En appliquant le principe d'actualisme, on peut affirmer que le climat du Crétacé était globalement plus chaud qu'aujourd'hui. 2- Le taux de CO2 au Crétacé : Le doc.1 page 138 indique un taux atmosphérique de CO2 quatre fois plus élevé qu'actuellement (1700 ppm au Crétacé pour 390 ppm actuel). Le doc.3 page 141 indique que l'indice stomatique (rapport entre le nombre de stomates sur la face inférieure d'une feuille par rapport au nombre total de cellules épidermiques) est en relation avec le taux de CO2 atmosphérique (graphique doc.3). D'après ce graphique, cet indice au Crétacé est d'environ 6,5, ce qui donne une concentration de CO2 atmosphérique supérieure à 800 ppm. La concentration en CO2 est bien plus élevée au Crétacé qu'actuellement, l'effet de serre devait y être plus fort et a accompagné une élévation globale de la température de la planète. 3- Les mécanismes expliquant ce taux élevé de CO 2 et le climat : (Doc pages 142 à 145) Le doc.1 page 142 montre qu'au Crétacé la mer envahit les plateformes continentales : cette transgression marine est à relier à l'absence de calottes glaciaires à la surface du globe. Globalement le niveau des océans était 200 à 300 mètres plus haut qu'actuellement. L'augmentation de ce niveau moyen est due à un ensemble de mécanismes dont la fonte de l'ensemble des calottes glaciaires. La « mer de la craie » recouvrait une bonne partie de l'Europe occidentale. Son nom vient de la craie, sédiment calcaire obtenue par accumulation de particules calcaires produites par les algues unicellulaires : les coccolithophoridés. Cette accumulation s'est déroulée pendant plusieurs millions d'années expliquant la présence actuelle de falaises (Pays de Caux, falaise d'Etretat). Les conditions climatiques et la transgression marine au Crétacé ont favorisé la formation de dépôts carbonatées dont la craie. 18 Le doc.2 page 143 indique une variation de la valeur du δ O mesuré dans les carbonates de calcium (la relation entre ce taux et la 18 18 température est différente de celle reliant le δ O des glaces à la température de la neige donnant naissance aux glaces : plus le δ O des carbonates de calcium est bas, plus la température de l'océan où se forment ces carbonates est élevée) : une diminution au début du Crétacé et une augmentation de la valeur vers la fin du Crétacé. Au début du Crétacé, la température de l'eau des mers a considérablement augmenté (+10°C), elle a par la suite régressé pour atteindre environ + 20°C. Rq : les calcaires à Foraminifères sont utilisés pour réaliser des mesures de δ 18 O indispensables pour évaluer la température moyenne des océans. Le CO2 atmosphérique est en équilibre avec le CO2 dissous dans l'eau, il existe un lien entre le CO2 et la formation de dépôts carbonatés comme la craie. L'expérience présentée au doc.3 page 143 permet d'écrire les réactions chimiques suivantes : 1- CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O 2- CaCO3 + CO2 + H2O Ca + 2 HCO 2+ 3- Ca + 2 HCO CaCO + CO2 + H2O La précipitation des carbonates se traduit par une production de CO2 et la dissolution des carbonates par une consommation de CO2, d'où un équilibre. Rq : l'augmentation de la température moyenne des océans diminue la solubilité du CO2 dans l'eau, ce qui entraîne une augmentation de la teneur en CO2 atmosphérique, ce qui explique en partie le fort taux de CO2 atmosphérique au Crétacé. Lien entre précipitation des carbonates et le climat : - http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-volcanisme-et-carbonates.xml Le doc.1 page 144 montre que le Crétacé inférieur (- 95 Ma) est caractérisé par une forte activité tectonique : c'est l'époque de l'ouverture de l'océan Atlantique, de l'océan Indien. Ceci traduit une forte activité des dorsales océaniques. Cette activité magmatique entraîne un rejet important de CO2 dans l'atmosphère, expliquant son fort taux au Crétacé. Cette activité magmatique entraîne, par augmentation de la chaleur produite, une augmentation du volume des dorsales océaniques . Cette augmentation de volume des dorsales océaniques diminue d'autant le volume libre disponible pour l'eau de mer des océans : ceci explique en grande partie la transgression marine du Crétacé. On sait que la lithosphère océanique s’enfonce progressivement en vieillissant, la profondeur P de sa surface varie en fonction de l’âge selon la relation suivante : P = - 2 500 – 350 (√âge en Ma) Le tableau suivant montre l'accrétion océanique pour une dorsale lente : 3cm/an Age de la lithosphère 0 1 5 0 30 150 10 20 30 50 300 600 900 1 500 - 3600 - 4060 - 4417 - 4975 70 en Ma Distance à la dorsale 2 100 en km Profondeur en m - 2 500 - 2 850 - 3 280 - 5428 Le tableau suivant montre l'accrétion océanique pour une dorsale rapide : 7cm/an Age de la lithosphère 0 1 5 10 15 20 25 30 0 70 350 700 1050 1400 1750 2100 - 3280 - 3600 - 3855 - 4060 - 4250 - 4417 en Ma Distance à la dorsale en km Profondeur en m - 2500 - 2850 Le graphique suivant montre que les dorsales rapides (comme au Crétacé) fabriquent autant de plancher océanique en un temps plus faible, ce qui entraîne une occupation de l'espace plus important à l'origine de la transgression marine. Dorsale lente : en 70 Ma, elle se trouve à 2100 km Dorsale rapide : en 30 Ma, elle se trouve à la même distance mais moins en profondeur. Le doc.2 page 145 indique une énorme production magmatique au Crétacé (dorsales + LIP) à l'origine d'une très fort dégagement de CO2 dans l'atmosphère, ce qui a contribué par effet de serre à réchauffer l’atmosphère.
