Crises et Ressources de la Terre sélection documents pédagogiques CM "B" novembre 2014 (Pr. R. Macchiarelli, Dép. Géosciences, Université de Poitiers)

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1 Pr. R. Macchiarelli Dép. Géosciences, Univ. de Poitiers & MNHN Paris Crises et Ressources de la Terre sélection documents pédagogiques CM "B" novembre 2014 (Pr. R. Macchiarelli, Dép. Géosciences, Université de Poitiers)

2 OLIGOCENE EOCENE ~34 Ma PETM ~55 Ma (Science 310, 2005)

3 10 Ma 38 Ma 71 Ma 55 Ma Eocène-Oligocène ca. 34 Ma

4 Eocène-Oligocène 34 Ma jusqu'à -10 C T C 18 O T C (Science 323, 2009)

5 Eocène diff. Oligocène moy. T annuelle C T hivernale (Nature 459, 2009)

6 (PNAS 109, 2012) PETM: Paléocène- Eocène maximum thermique EECO: Eocène initial optimum climatique MECO: Eocène moyen optimum climatique MCO: Miocène optimum climatique (Nature 445, 2007) 65,5 Ma 34 Ma aujourd'hui (Nature 511, 2014)

7 OLIGOCENE ~34 Ma EOCENE PETM ~55 Ma (Science 310, 2005)

8 (Nature 513, 2014) le Miocène (23 5,33 Ma) - L Afrique orientale est écologiquement isolée de l Eurasie. Cette portion continentale est fracturée par le grand système de rift, qui s étend sur ~4,000 km du nord de la Mer Rouge au sud du lac Malawi. A partir du Miocène inférieur, la région a subi une forte activité tectonique, avec des phases de volcanisme intense; - l Arabie se sépara progressivement de la masse continentale africaine le long du rift de la Mer Rouge; - la plaque afro-arabique se réunit à l Eurasie dans la région des monts Zagros, du Caucase et de Gibraltar; - la Méditerranée s assécha à la fin du Miocène, il y a env. 5,5 Ma. Le système du rift africain peut être pris comme modèle de référence de la phase initiale de l'ouverture d'un océan au sein d'un continent. (JAES, 2005)

9 Miocène 16 Ma 10 Ma 13 Ma Miocène (JHE 2004)

10 Miocène 7-8 Ma crise messinienne 5,59-5,33 Ma 5 Ma 3 Ma 2 Ma Pliocène Pléistocène (JHE 2004)

11 Zones actuelles de subduction océanique dans la région méditerranéenne: - arc hellénique (et le bassin Egée associé) - arc calabrien (et le bassin Tyrrhénien associé) - arc de Gibraltar (et le bassin Alborán associé)

12 Le remplissage de la mer Mo : couloir du Maroc Si : couloir sicilien Ap : couloir des Apennins MR : crête méditerranéenne Su : couloir de Suez bassins: Alborán Baléares Sicile centrale ionien oriental TEMPS Méditerranée (Nature 400, 1999) "Gibraltar" -5,33 Ma (Sedim. 56, 2009)

13 Crise messinienne (Sedim. 56, 2009) chronologie barrière : 5,59 5,33 Ma (début processus : 5,96 Ma) perte 1,5 km profondeur mer Méd. (par évaporation) déposition évaporites (roches salines) 5% réserves sel déposé en ca. 200 ka dénivellation : jusqu à -3 km 5,33 Ma : arrivée vol. H 2 O = l Amazone 3 (très courte durée [<2 ans]) érosion barrière (selle) : 40 cm / jour

14 brachyodonte hypsodonte hauteur moyenne de la couronne dentaire (crise messinienne) H / L x 100 brachyodonte < 0.8 mesodonte hypsodonte > Ma 6,5-5 Ma 0

15 (Science 310, 2005)

16 Reconstruction des variations de température des eaux profondes (sédiments marins) pendant les dernières 5 Ma à travers l'analyse à haute résolution du 18 O et du ratio magnésium/calcium [Mg/Ca]. Analyse de forages en Méditerranée orientale (Gibraltar) et en Mer Rouge (Bab-el-Mandeb). Du Pliocène initial à l'holocène, la température et les niveaux marins ont diminué à travers le temps, mais pas toujours de manière synchrone. Pendant de longues périodes, les calottes se sont étendues au cours des phases glaciaires, tandis qu en même temps on n'enregistre pas de variations significatives des températures des eaux profondes. (Nature 508, 2014) Au cours des derniers 3 Ma [Plio-Quaternaire], les oscillations des conditions climatiques entre les phases glaciaires et interglaciaires ont déterminé le transfert cyclique d énormes volumes d eau entre les deux plus grands réservoirs de la planète: les océans et les calottes. Actuellement, l élément le plus important déclenchant les variations du niveau des océans est représenté par les changements dans la puissance de l'insolation [W / m 2 ] déterminés par le forçage astronomique ; toutefois l'activité du manteau a, elle aussi, joué occasionnellement un rôle qui complique un simple modèle de cause-effet. (Nature 419, 2002)

17 18 0 chronologie (Ma) 18 0 début première grande glaciation C chronologie (Ma) premier épisode refroid.ment marqué eaux profondes Mg/Ca condition actuelle (Nature 508, 2014)

18 Formation isthme de Panama réorganisation circulation océanique (depuis 4.6 Ma, ca.); abaissement subcôtier profondeur océan; circulation masses d eau plus salée et plus chaude à des latitudes plus hautes océan Atlantique; (Paleocean. 29, 2013) augmentation évaporation aux latitudes hautes; augmentation pluviosité hautes latitudes et formation des glaciers. (Nature 393, 1998)

19 1,0-0,9 Ma 1,7 Ma 2,8-2,6 Ma C4 C3 climat environnement évolution (mod. depuis demenocal, EPSL 2004)

20 Quaternaire Miocène Pléistocène Pliocène OIS 22 excentricité obliquité Pléistocène (Paleocen. 20, 2005)

21 VARIATION DE L'INCLINAISON DE L'AXE DE ROTATION période : 41k ans cycles de Milankovitch 21 55' ' aujourd'hui : 23 5'

22 PRÉCESSION DES ÉQUINOXES période : 23k ans (en moy.) cycles de Milankovitch

23 VARIATION DE L'EXCENTRICITÉ DE L'ORBITE (révol. autour du soleil) période : 100k ans cycles de Milankovitch

24 période glaciaire - excentricté faible (orbite quasi-circulaire) - inclinaison faible - grande distance Terre- Soleil (aphèlie) en été période inter-glaciaire - excentricité forte (orbite elliptique) - inclinaison forte - faible distance Terre- Soleil (périhélie) en été