Exercices Les méthodes d'observation du climat passé

Document 1 : Tableau synthétisant les conditions de formation des roches sédimentaires et les aires climatiques

Document 2 : Répartition des roches sédimentaires au permo-corbonifère

Le permo-carbonifère se situe à la fin de l’ère Primaire, entre –350 000 Ma et –250 000 Ma (juste avant la grande crise biologique permien-trias).

D’après le document 1, quelles sont les roches sédimentaires qui se forment dans des conditions climatiques restreintes ?
Comment utilise-t-on ces données lors des recherches ?

Document 1 : Mesures des indices stomatiques de feuilles de chênes en fonction de la teneur en $\text{CO}_2$ atmosphérique

Document 2 : Indices stomatiques de feuilles de fossiles en fonction du temps

Document 3 : Piégeage du carbone par fossilisation en fonction du temps

Quels sont les deux grands flux du cycle de carbone ? Pour chacun, citez des exemples.

Il y a 55 millions d’années, durant le Paléogène, un changement climatique important est survenu : le maximum thermique Paléocène-Éocène (PETM en anglais). Pendant 200 000 ans, il a fait chaud sur Terre… la température moyenne avait augmenté de 6 à 8 °C.
Au cours de cet exercice, nous allons nous intéresser aux différents marqueurs de cet évènement.

En 2004, les résultats d’un forage effectué lors d’une mission en Arctique ont révélé la présence, il y a 55 millions d’années, de fossiles d’algues qui sont actuellement présentes dans les océans d’eaux chaudes (à une température d’environ 20 °C). D’ailleurs à cette période, il n’y avait pas de glace à la surface de la Terre.

Quelle roche a été analysée lors du forage de 2004 ?
Comment s’est-elle formée ?

Quels sont les différents outils à disposition des paléoclimatologues afin d’étudier les climats du passé ?

Introduction de l’activité :

Le changement climatique et ses enjeux sont des sujets d’actualité récurrents et cruciaux depuis plusieurs décennies. L’augmentation de la fréquence de survenue des phénomènes climatiques extrêmes, et souvent meurtriers – tels que les inondations cataclysmiques, les tempêtes et les sécheresses à répétitions – amène les citoyens et la plupart des gouvernements à s’interroger sur les causes de ces catastrophes. Pour mieux comprendre les mécanismes à l’origine de ces changements, les paléo-climatologues cherchent à reconstruire les climats anciens et leur évolution. Pour cela, ils s’appuient sur un panel de différents outils que nous allons chercher à découvrir ici.

Document 1 : Coraux fossilisés

Au tout début de l’ère Tertiaire, la France est quasiment à la même place qu’aujourd’hui. Le Bassin parisien se situe alors seulement 1 000 km plus au sud, à l’emplacement de l’actuelle capitale espagnole, Madrid ! De très nombreux fossiles, datant du Lutétien (– 47,8 à 41,3 Ma), ont été retrouvés dans les formations géologiques de Beynes dans l’ouest parisien. Parmi eux, figurent quelques espèces de coraux dont l’espèce Eupsammia trochiformis présentée ci-dessous.

Document 2 : Exigences écologiques des coraux

Les coraux sont des animaux coloniaux formant, en s’accumulant, des barrières calcaires autour des atolls. On les trouve actuellement dans les zones tropicales et intertropicales car ils ne peuvent se développer que dans certaines conditions de températures, d’oxygénation, de profondeur et de salinité bien précises. Les conditions écologiques propices à leur développement comprennent une eau de mer avoisinant les 26 °C, claire et peu profonde.

Document 3 : Témoins sédimentaires

Les tillites sont des conglomérats sédimentaires de taille très variés formés en contexte fluvio-glaciaires. Ce type de dépôt a en particulier été retrouvé dans les formations géologiques de la fin du Paléozoïque (– 320 à – 270 Ma) de l’actuelle Australie, mais également en Inde, en Amérique du Sud et en Afrique du Sud. Les tillites sont très souvent retrouvées en association avec des roches aplanies marquées de profondes stries formées par le déplacement des glaciers sur la roche.

Document 4 : Situation des continents à la fin du Paléozoïque

Actualisme :
Méthode scientifique qui transpose des observations actuelles dans le passé.

En exploitant les documents 1 et 2, quelles informations sur le climat en Europe de l’Ouest au début de l’ère Tertiaire pouvez-vous en déduire ?