Exercice 1 · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Polynésie 2023 (jour 2)

Expliquer comment les géologues reconstituent l’histoire climatique et géologique à partir de roches sédimentaires.

Réponse : ### Introduction Les roches sédimentaires se forment par dépôt et diagenèse de sédiments dans des bassins. Elles constituent de véritables archives de la Terre. Comment l'étude de leurs caractéristiques et des fossiles qu'elles contiennent permet-elle de dater les événements géologiques et de reconstituer les climats passés ? ### I. Reconstitution de l'histoire géologique : la chronologie relative et absolue 1. Les principes de la chronologie relative appliqués aux strates sédimentaires : - Principe de superposition : une strate sédimentaire est plus récente que celle qu'elle recouvre. - Principe de continuité : une strate a le même âge sur toute son étendue. - Principe de recoupement : toute structure (faille, pli, intrusion) qui affecte une roche sédimentaire lui est postérieure. - Principe d'inclusion : tout élément inclus dans une roche sédimentaire est antérieur à la formation de cette roche. 2. La biostratigraphie et le principe d'identité paléontologique : - Deux strates contenant les mêmes fossiles stratigraphiques ont le même âge. Ces fossiles ont une grande extension géographique, une courte durée d'existence à l'échelle des temps géologiques et sont abondants. 3. La chronologie absolue : - La mesure de la désintégration de radioisotopes permet d'ancrer les âges en millions d'années. On date par exemple des niveaux volcaniques intercalés ; c'est ainsi qu'on obtient 47 Ma pour Messel. ### II. Reconstitution des paléoenvironnements et de l'histoire climatique 1. Le principe de l'actualisme : - Les lois régissant les phénomènes actuels s'appliquaient également dans le passé. Les exigences écologiques des espèces fossiles sont supposées proches de celles de leurs parents actuels. 2. Exploitation des documents (site de Messel) : - Document 1 : Le pollen fossile retrouvé dans le tube digestif de l'insecte appartient au genre *Decodon*. Ce genre correspond aujourd'hui à des plantes de marais, de milieux humides d'eaux calmes. - Document 2 : L'insecte fossile *Hirmoneura* ressemble fortement aux *Hirmoneura* actuels. Ce sont des diptères pollinisateurs dont les représentants actuels vivent dans des régions chaudes. Le pollen dans son estomac montre qu'il butinait déjà ces fleurs il y a 47 Ma. La conservation exceptionnelle atteste d'un milieu lacustre anoxique au fond, favorable à la fossilisation fine. - Synthèse paléoclimatique : Ces indices combinés convergent vers un climat chaud et humide (subtropical) il y a 47 Ma (Éocène), dans un environnement lacustre et marécageux boisé. 3. Autres marqueurs sédimentaires du climat : - Nature des roches : bauxites (climat tropical humide), évaporites (climat aride), tillites (climat glaciaire), charbons (climat chaud et humide, milieu marécageux). - Rapports isotopiques ($\delta^{18}\text{O}$) dans les coquilles de foraminifères carbonatés ; ils reflètent la température et le volume des glaces. ### Conclusion Grâce aux principes de chronologie relative et à la biostratigraphie, les géologues établissent la succession temporelle des roches sédimentaires. La radiochronologie leur permet de dater ces roches en valeur absolue. Grâce au principe d'actualisme appliqué aux fossiles (pollen de *Decodon*, insecte *Hirmoneura*) et à la nature des roches, ils reconstituent les paléoenvironnements et les paléoclimats. Ainsi, à Messel il y a 47 Ma, régnait un climat chaud et humide autour d'un lac bordé de marais. Les roches sédimentaires sont donc des archives qui permettent de retracer à la fois l'histoire géologique et l'histoire climatique de la Terre.