Les crises biologiques repères de l'histoire de la Terre

On remarque plusieurs extinctions brutales d’espèces vivantes , dont la plus importante a eu lieu à la fin du permien.

On appelle crise biologique , une période courte des temps géologiques au cours de laquelle un grand nombre d’espèces différentes , occupant des milieux différents disparaissent à l’échelle mondiale .

Variations du nombre de familles animales au cours des temps géologiques.

A.Casanova

La crise crétacé tertiaire un évènement biologique majeur

La limite crétacé tertiaire en domaine marin: le site de Bidart

Photo Bidart Avril 2010 A. Casanova ©

Coupe géologique de Bidart

Calcaires blancs du Danien

Photo Bidart Avril 2010 A. Casanova ©

Détail de l'affleurement montrant la limite Crétacé-Tertiaire

Argiles sombres de la limite Crétacé-Tertiaire

Marno-calcaires blancs fins du Maaestrichtien

Les formations sédimentaires de Bidart contiennent de nombreux fossiles que l'observation à la loupe ou au microscope permet d'identifier

Détail de l'affleurement et microfossiles de la limite Crétacé-Tertiaire de Bidart

Comparaison entre foraminifères benthiques et planctoniques sur le site de Bidart d'après Nathan TS 2002

La limite K-T est marquée par une augmentation du nombre de fossiles d'espèces de foraminifères benthiqueset la diminution de celui d'espèces planctoniques.On remarque aussi que les Globigérinidés remplacent les Globotruncanidés et qu'il reste peu d'Hétérohélicidés .

A la fin du Crétacé, il y a 65 Ma , on assiste à unrenouvellement important de la faune marine planctonique, ce qui atteste une crise biologique majeure en milieu marin.

Carte de Bayonne : étude de la limite crétacé-tertiaire

d'après CRDP Aquitaine

Colonne stratigraphique Echelle paléontologique

Limite

K-T

La limite crétacé tertiaire en milieu continental

Evolution des reptiles dinosauriens dans les formations continentales du Montana

Des sites fossilifères situés dans le Montana aux Etats-Unis (Hell Creek, Willow Creek) recèlent des fossiles de Mammifères et de Dinosaures: de petits cours d'eau ont en effet entaillé les formations géologiques à la limite du Crétacé et du début du Tertiaire .

Limite K-T : couche d'argile noire riche en iridium

Extinction de masse à la fin du crétacéDisparition des dinosaures

Nombreuses niches écologiques laissées libres par la disparition des dinosaures occupées par les mammifères qui se diversifient :radiation adaptative

Remarque : 30 % des plantes à fleurs qui s’étaient imposées au crétacé s’éteignent et sont transitoirement remplacées par des fougères

Les évènements géologiques à la limite crétacé-tertiaire

Particularités de la limite crétacé tertiaire: des marqueurs géochimiques

L'iridium est un métal rare de la famille du platine. Il existe en quantité très limitée à la surface du globe, mais est abondant dans les chondrites (météorites pierreuses contenant des sphérules métalliques ou chondres) et dans certains produits du volcanisme.

La diminution du rapport 13C/12C ou δ13C est le signe d'une diminution de la productivité primaire des océans. En effet, les végétaux absorbent, par photosynthèse, préférentiellement l'isotope 12C et l’eau de mer s’enrichit en 13C. Quand les végétaux meurent , le rapport 13C/12C diminue .

Particularités de la limite crétacé tertiaire: des marqueurs géochimiques

La teneur en carbonates des sédiments est directement corrélée à l'abondance des êtres planctoniques présents dans le milieu au moment de sa formation. On observe une diminution de la sédimentation carbonatée à la limite K-T

Particularités de la limite crétacé tertiaire: des marqueurs géologiques

Ce grain de quartz choqué présente des plans de fractures parallèles spécifiques des gros impacts de météorite . Plans de dislocation très fins et très rapprochés que les spécialistes qualifient de PDFs : planar deformation features (éléments de déformation planaire)

Les argiles de la limite C-T contiennent parfois des grains de quartz présentant un aspect singulier au microscope

Des sphérules, dont la taille n'excède pas 2 à 4 mm, sont trouvées très fréquemment dans la couche d'argile noire de la limite Crétacé-Tertiaire. Elles sont formées de fragments de verre aux formes étranges entourés par une gangue de nature argileuse.Ces sphérules sont interprétées comme d'anciennes "gouttes" de roches fondues lors d'un impact. météoritique .

Magnétites nickelifères (ou spinelles nickélifères ):des cristaux de magnétite riche en Fe, Mg, Ni,...abondent à la base de la couche d'argile.N'existant ni sur Terre, ni dans les météorites, les géologues ont montré qu'ils se forment lorsqu'une météorite entre en fusion en traversant l'atmosphère à grande vitesse.

1. Un épisode volcanique à l’échelle de la planète

Les Trapps du Deccan

(vaste plateau de 2 400 m d'épaisseur au nord-ouest de l'Inde) sont constitués d'épanchements basaltiques recouvrant un million de km².Les éruptions correspondantes,qui ont duré plus de 0,5 MA, doivent être reliées à l'activité, il y a 65 MA, d'un point chaud actif aujourd'hui à l'aplomb de la Réunion.

Causes de la crise K-T : évènements géologiques catastrophiques

2. Chute d'une météorite de dix kilomètres de diamètre

Dans les années 1960, la PEMEX (sociétémexicaine du pétrole) a réalisé de nombreuxforages dans la péninsule du Yucatan. Dans lazone du petit port de Chicxulub, les géologuespétroliers ont identifié une structuregéologique surprenante . Sous une couchecarbonatée de 1 000 mètres d'épaisseur datéedu tertiaire, se trouve des roches à la structureénigmatique : brèche et roche fondue

Des travaux plus récents (Alvarez 1995,Claeys 1996) consistant en des mesuresd'anomalies gravimétriques, magnétiques etsismiques ont permis d'identifier une structurecirculaire d'un diamètre de 240 à 300kilomètres, centrée sur Chicxulub. Parailleurs, l'observation microscopique desimpactites montre qu'elles sont très riches encristaux de quartz choqués* et leur datationdonne un âge de 65 Ma

Image traduisant les anomalies de gravité dans la région de Chicxulub. La ligne correspond à la côte nord du Yucatan.

Morphologie d'un cratère lunaire produit par l'impact d'une météorite de grande taille

Conjonction d’évènements catastrophiques à la fin du crétacé , il y a 65 Ma

1. Refroidissement global : La mesure de variations de l'oxygène 18 tendent à montrer qu’un climat globalement froid s’était installé juste avant la limite K-T . ( δ 18 Oxygène élevé )

2. Régression du niveau des mers : Lacunes de sédimentation de la base du danien sont les témoins d’une régression marine ; elle est due à un ralentissement du fonctionnement des dorsales océaniques ; moins d’expansion de l'océan, baisse du niveau des mers

3. Un évènement volcanique exceptionnel :Il a pour conséquence une réduction de la luminosité de l’atmosphère ( effet des poussières et des aérosols sur la rétro-diffusion de la lumière au niveau de la stratosphère ) ce qui conduit à un refroidissement global , suivi d’un réchauffement ultérieur par effet de serre lié à l’important dégagement de CO².

4. Un impact de météorite : Hiver d’impact , puis réchauffement par effet de serre .Pulvérisation des calcaires et vaporisation de la mer ; donc dégagement de CO² et de H²O qui sont des gaz à effet de serre

Superposition de plusieurs phénomènes permettant d'expliquer les caractéristiques des extinctions majeures à la limite K-T.

Lethiers F. 1998. Evolution de la biosphère et événements géologiques. Gordon and Breach Sc. Pub. 321 pp.