Une étude de cas : les causes de la crise Crétacé-Tertiaire - Maxicours

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Une étude de cas : les causes de la crise Crétacé-Tertiaire

Objectifs : La crise Crétacé-Tertiaire est la crise biologique la plus connue : elle est responsable de l'extinction massive de nombreuses espèces terrestres et aquatiques. Comme toutes les extinctions massives, elle suscite beaucoup d'intérêt et fait l'objet de débats.
De nombreuses hypothèses essaient d'expliquer les causes de cette crise : quelles sont-elles ?
1. Identification de la limite Crétacé-Tertiaire
On peut identifier cette limite à l'échelle du globe, elle est facilement repérable dans les couches sédimentaires marines.

La couche représentant cette période est caractérisée par une couche d'argile noire, présente un peu partout dans le monde :

  • Elle s'oppose à des couches calcaires blanches du Crétacé et beiges du Tertiaire.
  • Elle fait quelques centimètres d'épaisseur, est composée d'une fine couche oxydée de couleur rouge à sa base, et ne contient aucune trace de fossiles.
    Le calcaire blanc situé en dessous renferme de nombreux micro-fossiles marins spécifiques de la fin du Crétacé, et le calcaire beige situé au-dessus montre que les micro-fossiles du Crétacé ont été remplacé par d'autres fossiles typiques du début du Tertiaire, c'est-à-dire du Paléocène.
    L'absence de fossiles dans cette couche d'argile noire s'explique très certainement par le peu d'espèces vivantes à cette période de crise.
  • Elle possède une très faible teneur en carbonates CaCO3 : 40 % à la fin du tertiaire contre 5 % au moment du dépôt. Or le calcaire a une origine biologique et la teneur en carbonates d'une couche sédimentaire est liée à l'abondance des êtres vivants (type plancton) présents au moment de sa formation : ceci montre qu'il y a eu disparition de nombreuses espèces productrices de carbonates au moment de la formation de cette couche.
  • Elle possède un taux très élevé en iridium et en magnétites. L'iridium (métal rare de la famille du platine) est un élément rare sur Terre mais abondant dans certaines météorites et produits volcaniques, tandis que les cristaux de magnétite ne peuvent se former qu'au moment de la fusion d'une météorite entrant dans l'atmosphère.
    On observe aussi des grains de quartz choqués, témoins d'un choc violent, et des sphérules de verre dont la formation est caractéristique de la fusion de roches suite à un impact.

Ce sont donc ces différentes données (argile au lieu de calcaire, absence de fossiles, pics d'iridium et de magnétites) qui caractérisent la limite Crétacé-Tertiaire à l'échelle mondiale.

2. Les causes possibles
a. Le volcanisme
Le volcanisme est un phénomène géologique observable à l'échelle humaine et ses conséquences sur l'environnement peuvent être mesurées.
Des éruptions volcaniques semblent coïncider avec des crises biologiques : ainsi, les trapps du Deccan en Inde sont datés d'environ 65 millions d'années et pourraient être associés à la crise Crétacé-Tertiaire.

Quels sont les arguments en faveur d'une telle hypothèse ?

  • Les éruptions volcaniques influenceraient le climat à court terme. Certaines éruptions projettent dans la stratosphère de grandes quantités de cendres, poussières et d'aérosols, mélanges gazeux d'acide sulfurique, de chlore, de fluor, etc.
    Les aérosols réfléchissent le rayonnement solaire mais ne modifient guère le rayonnement infrarouge émis par la surface de la Terre : il y a un déficit en énergie pour l'atmosphère, c'est-à-dire un refroidissement et donc une baisse de la température moyenne de la surface du globe. Quant aux cendres et poussières, elles diminuent la transparence de l'atmosphère et influencent peu cet état thermique, sauf si elles sont émises en grandes quantités.
  • Les volcans de points chauds actuels émettent de grandes quantités de laves et les scientifiques ont découvert que les aérosols émis contiennent un taux important d'iridium (10 000 fois plus élevé que la normale).
    De plus, plus l'activité volcanique est élevée, plus les édifices volcaniques sont de dimensions importantes, avec parfois plusieurs millions de km3 de laves empilées (formation de « trapps »).
    Les trapps du Deccan forment sur plusieurs centaines de km2 des empilements de coulées dont l'épaisseur dépasse parfois 2400 mètres. Le volume d'émission est estimé à plus de 2000 km3.

Les comparaisons avec des éruptions récentes permettent de conclure à un épisode volcanique très violent et intense il y a 65 millions d'années.

b. Impact d'une météorite
Les forts taux d'iridium, de quartz choqués et magnétites présents dans la couche d'argile laissent supposer une origine extra-terrestre.

Quels sont les indices actuels ?

  • L'argile de la limite Crétacé-Tertiaire contient entre 9 et 100 ng d'iridium/g, les météorites de type chondrite en possèdent environ 500 ng/g (environ 0,3 ng/g dans les sédiments terrestres). Ces taux élevés ne peuvent s'expliquer par un volcanisme accru.
  • Les quartz choqués sont le témoin d'un impact et choc considérables : les pressions nécessaires à leur formation ne peuvent résulter que d'un impact de météorite. On peut les observer actuellement dans les roches au niveau de cavités creusées par des tirs nucléaires.
  • Les magnétites n'existent pas à l'état naturel, ni sur Terre ni dans les météorites, mais ils se forment lorsqu'une météorite entre en fusion en rentrant dans l'atmosphère terrestre.
  • Un cratère d'impact d'un diamètre de 240 à 300 km a été identifié dans la péninsule du Yucatan au Mexique. Des études de datation avec le couple 40Ar/39Ar donnent un âge de 65 millions d'années. Ce cratère serait dû à l'impact d'une météorite de 10 km de diamètre et qui aurait percuté le sol à la vitesse de 20 km/s. La poussière émise par l'impact et propulsée dans l'atmosphère a obscurci cette dernière pendant de nombreux mois : sans énergie lumineuse la photosynthèse cesse, les chaînes alimentaires s'interrompent et les températures chutent.
3. Les discussions actuelles
Le volcanisme avec les trapps du Deccan et l'impact d'une météorite dans le golfe du Mexique sont datés de 65 millions d'années et ont certainement eu des conséquences dramatiques sur le monde vivant.
Il est peu probable que l'un des deux soit responsable à lui seul de la crise Crétacé-Tertiaire, tant la crise a été importante.

En revanche, plusieurs phénomènes peuvent être mis en cause en plus de ces deux causes majeures :

  • Les variations du niveau de la mer.
  • Un refroidissement climatique, mais toutes les variations de températures n'ont pas induit une crise biologique.

Tous ces événements auraient contribué à cette grande crise.

L'essentiel

Des indices géologiques tels les trapps du Deccan et le cratère d'impact au Mexique permettent de déterminer les deux grandes causes majeures de la crise Crétacé-Tertiaire.
D'autres événements sont venus se coupler : il y aurait eu une conjonction de plusieurs causes néfastes.

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