I. La grotte Cosquer UNE GROTTE UNIQUE AU MONDE

1. I. La grotte Cosquer UNE GROTTE UNIQUE AU MONDE

2. Localiser la grotte Cosquer sur le littoral méditerranéen

3. Relever, parmi les informations fournies, - l ’âge de l ’ occupation de la grotte Cosquer - les indices relatifs à l ’environnement des hommes qui l ’ont fréquentée - le niveau de la mer de l ’époque par rapport au niveau actuel.

4. La Grotte Cosquer vue en coupe La grotte Cosquer est située dans les Calanques, près de Marseille, au cap Morgiou. Elle est accessible par un tunnel long de 175 mètres dont l'entrée est à 37 mètres de fond. Unique au monde, cette grotte sous-marine abrite plusieurs dizaines d'oeuvres peintes et gravées. Galerie noyée longue de 175 m Entrée à - 37 m Ornée de divers animaux terrestres, elle compte également des animaux marins, 55 mains négatives et d'innombrables tracés digitaux, des dizaines de signes géométriques ainsi qu'une gravure exceptionnelle représentant un "homme tué".

5. Visite de la grotte Cosquer

6. La grotte Cosquer : les animaux terrestres La grotte Cosquer offre une palette d'animaux terrestres d'une grande richesse. Sur les parois humides se côtoient chevaux, bisons et aurochs, bouquetins et chamois, divers cervidés, un félin et des animaux indéterminés. En tout, 142 animaux. Avec 48 gravures ou peintures, le cheval est l'animal le plus représenté dans la grotte. 18 500 ans avant le présent Cheval pansu peint en noir ; salle basse de la zone ouest

7. Cerf peint en noir, salle basse de la zone ouest 18 500 ans avant le présent Grand bison

8. Sur la faille est, petit bouquetin gravé associé à de nombreux raclages Au-dessus du bouquetin a été gravé un animal que nous interprétons comme un phoque vu de dessus, barré d'un trait qui pourrait symboliser un projectile. 18 500 ans avant le présent

9. La grotte Cosquer : les animaux marins Pingouins ; 27 et 26 cm Dans les grottes ornées paléolithiques, les animaux marins sont très rarement représentés. Dans la grotte Cosquer, ils constituent une part non négligeable (11 %) de l'effectif total des figures. Pingouins, phoques, poissons et divers signes pouvant évoquer des méduses ou des poulpes ont été dessinés ou gravés dans la roche. 18 500 ans avant le présent.

10. - Ouvrir le fichier mediter.tab. - Sur Excel, construire le graphe de variation du niveau de la mer en fonction du temps. - Retrouver l'altitude de l'entrée de la grotte il y a 18000 ans (âge des peintures et gravures d'animaux). - Que peut-on dire globalement des variations du niveau marin en Méditerranée depuis 20000 ans ? Quels moments particuliers peut-on repérer ?

11. Age BP Niveau marin (m) 0 0 6000 0 6500 -4,5 7000 -9 7500 -13,5 8000 -18 8500 -22,5 9000 -27 9500 -31,5 10000 -36 10500 -40,5 11000 -45 11500 -57,5 12000 -61,5 12500 -65,5 13000 -69,5 13500 -73,5 14000 -78,5 14500 -95,5 15000 -98 15500 -100 16000 -102,5 16500 -105 17000 -107 17500 -109 18000 -111 18500 -113 19000 -115,5 19500 -118 20000 -121 20500 -124 21000 -127 21500 -128 22000 -130 Mediter.tab

12. Deux phases de remontée rapide du niveau marin à -14500 et -11500 ans

13. II Reconstitution des variations du niveau marin à partir de l’étude d'un récif corallien de Tahiti

14. Avant propos Au cours du Quaternaire, le niveau des océans a enregistré des variations sensibles en fonction des périodes de glaciation  et de déglaciation. Le niveau le plus bas a été atteint lors du dernier maximum glaciaire, il y a 20 000 ans, soit un niveau inférieur de 120 à 130 mètres à celui observé actuellement. Par la suite, la fonte des calottes glaciaires a favorisé une remontée progressive de la surface des eaux océaniques jusqu'à leur niveau actuel. Sous les tropiques, ces fluctuations de grande ampleur ont contribué à la formation et à la croissance des récifs coralliens. Inféodés à des conditions bathymétriques( = de profondeur) strictes, les organismes constructeurs des récifs ont été utilisés pour les reconstitutions des variations eustatiques (= du niveau marin) au cours de la dernière déglaciation.

15. Les coraux permettent la reconstitution de paléoenvironnements Les récifs coralliens sont des constructions biologiques Ils sont en effet formés principalement de squelettes calcaires sécrétés par des animaux coloniaux (les polypes) semblables à de petites méduses et vivant en symbiose avec des algues vertes (les zooxanthelles). Ils construisent,à une vitesse moyenne d’un centimètre par an, leur squelette calcaire en puisant les éléments dissous dans l’eau de mer (essentiellement calcium.). Les coraux constructeurs de récifs possèdent des exigences écologiques très strictes : * La salinité : tous les coraux vivent en eau salée et ne supportent pas les eaux trop diluées. Les coraux s'arrêtent en effet à l'embouchure des fleuves. De plus, pendant les périodes de fortes pluies, les coraux de surface meurent si ces conditions défavorables à leur existence persistent trop longtemps. * La température : les formes récifales ne supportent pas des températures inférieures à 18°C et sont donc limitées au couches superficielles des mers tropicales ; leur température optimale de développement se situe entre 25 et 29°C. * Les solutés : les formes récifales recherchent des eaux claires, riches en oxygène. Ils s'accommodent difficilement des sédiments en suspension. * Le niveau d'eau : les coraux ne supportent pas l'émersion sauf les Porites et Platygyra qui luttent contre la dessiccation entre 2 marées en fabriquant un mucus. En général, la croissance en hauteur des coraux s'arrête au niveau des basses-mers de vives-eaux. Par ailleurs, pour profiter de leur symbiose avec les zooxanthelles, ils doivent vivre dans une zone proche de la surface qui est éclairée (zone photique). Ils ne se développent pas au delà de 45 m de profondeur. 1. Quelles sont les caractéristiques du paléoenvironnement révélées par la présence de coraux fossiles ?

16. Forages dans un récif barrière de Tahiti Ces deux forages distants de 700m ont été réalisés à travers le platier externe du récif barrière de Papeete.

17. Colonne stratigraphique de deux forages réalisés dans un récif  barrière à Tahiti Les coraux fossiles qui constituent le récif ont été datés très précisément (à 50 ans près) par la méthode de datation uranium 234/thorium 230 .  Ces forages ont mis en évidence une séquence récifale postglaciaire continue d'une épaisseur maximale de 87 m reposant en discontinuité sur une unité récifale karstifiée du Pléistocène . Cette discontinuité marque l'arrêt de la construction récifale pendant la dernière période glaciaire, la baisse importante du niveau marin ayant abouti à l'exondation du récif. L'ennoyage de celui-ci recommence à 14000 BP et l'édification du récif reprend 200 à 300ans après. Grâce à un environnement globalement favorable, le récif corallien s'est développé sans interruption depuis.

18. 2. Comment expliquer la présence de coraux fossiles à des profondeurs incompatibles avec leurs exigences écologiques (87 mètres ) ? Faites des hypothèses.

19. Récif corallien et mouvements tectoniques Les constructions récifales coralliennes qui se développent autour des îles volcaniques de point chaud  (comme à Tahiti) vont subir l'influence des mouvements tectoniques. En effet le plancher océanique qui les supporte s'abaisse progressivement par rapport au niveau marin à mesure que la plaque océanique s'éloigne de la dorsale qui la forme, à cause de son refroidissement progressif qui augmente sa densité. Le volcan de point chaud va donc ainsi s'enfoncer progressivement à mesure de son éloignement du point chaud qui l'a formé. La vitesse d'enfoncement à Tahiti est estimée à 0,7 mm par an. 3. Les mouvements tectoniques sont-ils suffisants pour expliquer la profondeur à laquelle se retrouvent certains coraux fossiles ? Pour répondre, calculez l'amplitude des mouvements tectoniques depuis la formation des plus anciens coraux du forage de Tahiti.

20. Les coraux révèlent des variations du niveau marin La datation des fossiles constructeurs rencontrés lors de forages et leur position stratigraphique permet de restituer la courbe de croissance verticale de l'édifice récifal.

21. La courbe de remontée du niveau marin est déduite de celle de la croissance du récif en tenant compte de l'intervalle des profondeurs auxquelles se développent les différentes associations algo-coralliennes. La courbe de remontée du niveau marin a été tracée à la main en passant par le milieu des intervalles de profondeurs cités précédemment.  Il y a 6000 ans le niveau était proche de ce qu'il est actuellement. 4. La remontée du niveau marin est-elle régulière ? Si non, quelles en sont les irrégularités ?

22. La comparaison de différents forages géographiquement éloignés permet de faire la part des phénomènes mondiaux dans ce qui est enregistré. Ces courbes ont été obtenues à partir des données issues de forages effectués dans trois constructions récifales géographiquement éloignées dans l ’hémisphère sud. 5. Les variations du niveau marin déduites de l'étude des forages de Tahiti sont elles confirmées ailleurs dans l’hémisphère sud ? Concordent-elles avec celle de la grotte Cosquer ?

23. III. Quels phénomènes pourraient expliquer ces variations rapides du niveau marin ?

24. 6. Mettez en relation les données de variations du d18O des glaces du Groenland et du d18O des carbonates des foraminifères afin d ’expliquer les variations rapides du niveau marin à 14000 et 11000 ans.

25. Variations du d18O des glaces du Groenland(carottes de GRIP)

26. Variations du d18O des carbonates des foraminifères

27. Quelques réponses

28. 1. Les récifs coralliens actuels sont des bioconstructions aux exigences écologiques très strictes. En supposant que les coraux fossiles vivaient dans les mêmes conditions que leurs représentants actuels (principe de l'actualisme) ils  témoignent d'un milieu marin peu profond aux eaux claires, chaudes et riches en oxygène. Ils constituent d'excellentes archives du climat et du niveau marin.

29. 3. Les mouvements tectoniques sont insuffisants pour expliquer la profondeur à laquelle se retrouve certains coraux fossiles (des coraux de 13750 ans se trouvent à 83,6 m de profondeur alors que l'amplitude des mouvements tectoniques sur cette période n ’est que de 9,6 m). Il y a donc eu élévation du niveau marin

30. 5. On observe une bonne coïncidence entre les variations du niveau marin déduites de l'étude des trois forages. Les hausses brutales à -14 000 et à -11000 ans BP s'observent à l'échelle mondiale. L'authenticité de l ’accélération de la remontée du niveau observée vers 7500 ans BP à Tahiti peut être mise en doute.

31. 6. Les hausses brutales du niveau marin observées à 14 000 et 11000 ans correspondent à des débâcles glaciaires (baisse du d18O dans les carbonates des foraminifères), conséquence d'un réchauffement climatique (augmentation du d18O des glaces du Groenland).

32. Double cromlech de l ’îlot d ’Er Lannic dans le golfe du Morbihan I Ces deux cromlechs ont été édifiés il y a entre 4000 et 5000 ans. Le second cromlech, envasé, est aujourd’hui complètement immergé. Certains de ses menhirs sont actuellement à 6 mètres de profondeur. Or, depuis cette période, le niveau marin général a peu varié.