Les temps geologiques,les grandes extinctions et l'évolution de la vie sur Terre

1. Les temps geologiques,les grandes extinctions et l'évolution de la vie sur Terre

2. Si nos archives géologiques, c'est-à-dire les roches, ne nous ont pas donné la réponse quant à l'origine de la vie, elles nous renseignent sur la façon dont cette vie, une fois implantée, s'est développée. Elles nous renseignent sur au moins quatre points importants: 1- quelles ont été les premières formes de vie, du moins celles qui ont été conservées fossiles; 2- comment celles-ci se sont modifiées et ont donné naissance à d'autres formes; 3- à quel moment chacune est apparue; 4- quand et comment est apparue et s'est développée l'atmosphère oxygénée en relation directe avec les premières formes de la vie.

3. Datation relative et datation absolue

4. Datation relative

5. 1 Principes de l'horizontalité primaire et de la superposition des couches Un premier concept de datation relative a été présenté en 1669, par un physicien danois, Nicolas Steno. Il s'agit du principe de l'horizontalité primaire des couches sédimentaires et du principe de superposition.

6. 2 La règle des recoupements En 1830, Charles Lyell a proposé, dans son remarquable traité "Les principes de la Géologie", un second concept de datation relative des couches géologiques, la règle des recoupements: un corps rocheux qui en recoupe un autre est nécessairement plus jeune que celui qu'il recoupe.

8. Pour nous, le temps, notion abstraite, se matérialise le plus souvent par la trotteuse de l'horloge qui marque les secondes, les minutes ou les heures, le calendrier qui indique les jours, les mois, les années. En géologie, le temps est le plus souvent matérialisé par une séquence de roches, comme cet empilement de couches bien visibles sur les parois du Grand Canyon (198K) du Colorado, représenté ici schématiquement par cette colonne de roches. Les roches sédimentaires témoignent du temps qu'ont pris les sédiments à se déposer. Les roches intrusives représentent des événements plus ponctuels, du temps plus court. Les surfaces de ravinement ou les discordances représentent aussi du temps, mais du temps où les dépôts ont été érodés. Une telle succession constitue les archives de l'historien de la terre qu'est le géologue. La séquence du Grand Canyon représente ici 2,5 milliards d'années d'histoire.

9. 3 Principe de l'identité paléontologique

11. Datation absolue

12. Il fallut attendre la découverte de la radioactivité par Marie et Pierre Curie, au début du 20e siècle, pour avoir enfin cet outil qui permit de se faire une idée réaliste du temps géologique, c'est-à-dire obtenir des âges géologiques absolus, et de déterminer l'âge vénérable de notre planète. Cet outil, la datation radiométrique, utilise certains éléments chimiques qui ont la propriété de se désintégrer radioactivement. En calculant le temps qu'a mis une certaine portion d'un élément contenu dans un minéral à se désintégrer, on obtient l'âge de formation de ce minéral.

13. L'évolution de la Terre

14. 2.3.3 Temps géologiques (p.29) • Basés sur l’évolution de la vie sur terre (ex: extinctions). • Basés sur paléomagnétisme. • Éons, ères, périodes, époques, âges, chrons.

17. On considère que le système solaire s'est formé par la condensation d'un gigantesque nuage de gaz et de poussières et que les planètes, dont la Terre, se sont formées par accrétion de matières il y a 4,55 Ga. La différenciation chimique a amené vers le centre de la terre les éléments lourds, comme le fer et le nickel, et a concentré dans le manteau, puis finalement dans la croûte, des éléments de moins en moins lourds. Cet âge de 4,55 Ga pour la formation de la terre nous est donné par la datation des météorites et non par la datation de roche terrestres.

19. L'histoire des quelques 550 Ma qui ont précédé l'Archéen, c'est-à-dire entre -4,55 et -4,016 Ga, nous est mal connue puisque nous ne possédons pas de roches représentant ce temps. Ces premières roches datées à 4,016 Ga devaient appartenir à de la croûte continentale puisqu'elles n'ont pas été recyclées dans les zones de subduction comme l'ont été et le sont toujours les planchers océaniques (croûte océanique). Les premiers noyaux de croûte continentale ont donné des âges radiométriques qui s'étendent entre -4,016 et -2,5 Ga, soit correspondant à la période archéenne.

20. La planisphère qui suit montre la répartition actuelle de ces premiers noyaux continentaux. http://radio-canada.ca/actualite/decouverte/reportages/2003/03-2003/03-03-16/roche.html

21. Si la période archéenne correspond à la formation des premiers noyaux continentaux à la surface de notre planète, la période suivante, le Protérozoïque, correspond à la croissance des masses continentales. En effet, après l'établissement des premiers noyaux continentaux à l'Archéen, le volume de la croûte continentale a augmenté tout au long du Protérozoïque qui a une durée de près de 2 Ga. Cette croissance du volume des masses continentales est exprimée par la courbe ci-haute.

22. Plusieurs chercheurs croient qu'à la fin du Protérozoïque, il y a environ 650 Ma, les masses continentales de la Planète étaient toutes rassemblées en un seul mégacontinent, une sorte de Pangée de l'époque, qui a été baptisée Rodinia. Le schéma qui suit est une des reconstitutions proposées.

23. Si nous commençons à peine à comprendre les détails de l'histoire précambriennes, l'histoire du Phanérozoïque (regroupement du Paléozoïque, Mésozoïque et Cénozoïque) nous est beaucoup mieux connue. Les raisons en sont simples : les couches précambriennes sont moins bien connues que les couches phanérozoïques du fait qu'elles sont souvent enfouies sous ces dernières; et surtout, les couches phanérozoïques sont riches en fossiles diversifiés, permettant de faire de bonnes datations, alors que le Précambrien ne contient que des bactéries impropres aux datations.

24. Pour rendre cette histoire de la valse des continents un peu plus concrète, nous allons y accrocher l'histoire de la formation de la chaîne de montagnes la plus près de nous, les Appalaches, cette chaîne qui s'étend du nord de la Floride jusqu'à Terreneuve, en passant par le Québec où on appelle Monts Notre-Dame les Appalaches. On a vu, dans la section précédente, qu'il y a 650 Ma, un mégacontinent rassemblait toutes les masses continentales, le continent Rodinia. Par la suite, ce mégacontinent s'est fragmenté et des morceaux de croûte continentale ont commencé à dériver les uns par rapport aux autres.

40. Il aura fallu plus de 200 Ma pour rassembler tous les morceaux de la Pangée, soit de l'Ordovicien au Permien. Il en faudra 200 autres, soit de la fin du Trias à aujourd'hui, pour disperser les morceaux de la Pangée, une dispersion qui se poursuit toujours.

47. En se fondant sur l'âge des orogènes intérieurs (c'est-à-dire ceux qui sont issus de collisions entre deux plaques continentales) et des évidences de fragmentation généralisée, Nance, Worsley et Moody ont proposé que la Pangée n'a pas été le seul mégacontinent à travers les temps géologiques, mais qu'il y a une cyclicité dans la formation de tels mégacontinents qui se sont par la suite fragmentés et démembrés. Ils proposent l'existence de six mégacontinents: de 2,7 à 2,5 Ga, de 2,1 à 2,0 Ga, de 1,7 à 1,5 Ga, de 1,1 à 1,0 Ga, de 700 à 600 Ma (Rodina), et de 290 à 180 Ma (la Pangée), soit une périodicité voisine de 500 Ma.

49. Présentement, il n'y a pas de glaces persistantes sur le continent nord américain proprement dit, si ce n'est une toute petite calotte alpine, la calotte de Colombia (Colombia Icefield) dans les Rocheuses canadiennes, à mi-chemin entre Jasper et Lac Louise. La seule grande masse glaciaire de l'hémisphère nord se situe au Groenland. Au total on évalue que les deux calottes polaires, celles du Groenland et de l'Antarctique, couvrent environ 10% de la superficie des masses continentales et emmagasinent 2% de l'hydrosphère. Mais il n'en était pas ainsi durant les deux derniers millions d'années (2 Ma) qui sont connus comme le Grand Age Glaciaire. Cette époque fut marquée par des conditions climatiques changeantes qui ont conduit à une alternance de périodes glaciaires et interglaciaires. En Amérique du Nord, on reconnaît quatre périodes distinctes de glaciation, chacune portant un nom, tout comme les stades interglaciaires les séparant. Ces périodes ont leur pendant en Eurasie où elles portent des noms différents. On a évalué que la glace couvrait par moments jusqu'à 30 % de la superficie des continents durant le Grand Age Glaciaire. Une grande partie de l'Amérique du Nord a été périodiquement recouverte par une immense masse de glace qui, à certaines époques, s'est étendue jusqu'au sud des Grands Lacs actuels comme le montre cette carte de la distribution des glaces au Wisconsinien.