CHAPITRE IV /Atmosphère- climats/ LE CLIMAT AU CRETACE

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 :
Crétacé
Actuel
Taux d’O2
30% (volume)
21% (volume)
Taux de CO2
1700 ppm
390 ppm
T° moyenne
18°C
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.
Indice s pét rogr aphique s pe r mettant de rec ons tit u e r le climat du Crétacé :
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
climat globalement plus chaud. Les mesures de δ18O 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 p
a
l
é
ogène
-
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 :