Ressources · Terminale · SVT (spécialité)
Climats anciens : Cénozoïque, Crétacé et glaciation permo-carbonifère
Climats anciens à l’échelle des millions d’années : amplitude et causes (bilan des sources et des puits de CO₂, position des continents), Crétacé chaud et activité des dorsales (isochrones et vitesses d’expansion, niveau marin), refroidissement du Cénozoïque (δ¹⁸O benthique, altération des reliefs du Tertiaire, circulation océanique), glaciation du Carbonifère-Permien reconstituée par les tillites et les paléolatitudes, et ses causes (altération de la chaîne hercynienne, enfouissement de matière organique).
À propos de cette page
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile ★ — 12 questions
Quel était le climat global dominant au Crétacé ?
- A. Glaciaire, avec deux grandes calottes polaires
- B. Semblable au climat de l’Holocène
- C. Une alternance rapide de glaciations
- D. Chaud, sans calotte polaire permanente
Réponse
D. Chaud, sans calotte polaire permanente — Du Trias au Crétacé, le climat est globalement chaud, sans calotte permanente, avec un maximum au Crétacé moyen.
Depuis l’optimum de l’Éocène, vers −50 Ma, la tendance climatique globale est :
- A. un réchauffement presque continu
- B. un refroidissement par paliers
- C. une stabilité remarquable
- D. une suite de cycles de 41 000 ans
Réponse
B. un refroidissement par paliers — Le climat se refroidit par étapes : calotte antarctique vers −34 Ma, glaciations de l’hémisphère Nord vers −2,7 Ma.
Vers quelle date une calotte glaciaire permanente s’installe-t-elle sur l’Antarctique ?
- A. Vers −34 Ma
- B. Vers −66 Ma
- C. Vers −120 Ma
- D. Vers −2,7 Ma
Réponse
A. Vers −34 Ma — Vers −34 Ma, à la limite Éocène-Oligocène ; −2,7 Ma est le début des glaciations de l’hémisphère Nord.
Des tillites du Carbonifère-Permien affleurent aujourd’hui en Inde et en Afrique tropicale. On l’explique par :
- A. une glaciation qui a recouvert les tropiques
- B. des glaciers de montagne locaux et isolés
- C. la dérive des continents depuis leur dépôt
- D. un transport des blocs par les grands fleuves
Réponse
C. la dérive des continents depuis leur dépôt — Ces régions étaient alors au sud du Gondwana, près du pôle Sud ; elles ont dérivé depuis. On interprète une roche ancienne à sa paléolatitude.
Les grands gisements de charbon du Carbonifère se sont formés surtout :
- A. sous la calotte glaciaire du Gondwana
- B. dans des marécages de la ceinture équatoriale
- C. au fond des océans les plus profonds
- D. dans les déserts subtropicaux et arides de la Pangée
Réponse
B. dans des marécages de la ceinture équatoriale — Les restes des forêts marécageuses équatoriales, riches en lignine, s’y sont accumulés sans être entièrement décomposés.
Sur la carte géologique du monde, une isochrone du fond océanique est :
- A. une ligne d’égale profondeur de l’océan
- B. une ligne d’égale température de l’eau
- C. la limite entre deux plaques voisines
- D. une limite entre deux âges du plancher
Réponse
D. une limite entre deux âges du plancher — Les isochrones séparent des fonds d’âges différents ; parallèles à l’axe de la dorsale, elles servent à calculer des vitesses d’expansion.
Pour le Crétacé chaud, la principale source de CO₂ invoquée est :
- A. le dégazage d’un volcanisme intense
- B. la respiration des grands dinosaures
- C. l’altération des calcaires continentaux
- D. la combustion naturelle des forêts
Réponse
A. le dégazage d’un volcanisme intense — Dorsales longues et actives et grandes provinces magmatiques dégazent beaucoup de CO₂ : la géodynamique interne est principalement responsable.
Quel événement tectonique est associé au refroidissement du Cénozoïque ?
- A. La formation de la chaîne hercynienne équatoriale
- B. La mise en place d’Ontong Java
- C. La surrection de l’Himalaya et du Tibet
- D. La dislocation rapide de la Pangée
Réponse
C. La surrection de l’Himalaya et du Tibet — Depuis la collision Inde-Asie, ces reliefs accélèrent l’altération des silicates, qui piège le CO₂. La chaîne hercynienne est paléozoïque ; Ontong Java et la dislocation de la Pangée vont avec le Crétacé chaud.
Le bassin houiller de Montceau-les-Mines s’est formé vers −300 Ma :
- A. près du pôle Sud, au bord de la calotte
- B. à sa latitude actuelle, sous un climat tempéré et doux
- C. dans un désert subtropical, très aride
- D. près de l’équateur, sous un climat chaud et humide
Réponse
D. près de l’équateur, sous un climat chaud et humide — Sa flore de lycopsides, prêles, fougères, ptéridospermes et cordaïtes et sa paléolatitude équatoriale convergent vers un climat chaud et humide.
Une tillite est :
- A. une ancienne moraine consolidée en roche
- B. un sable de désert cimenté par du sel
- C. une argile déposée au fond de l’océan
- D. une lave refroidie au contact de la glace
Réponse
A. une ancienne moraine consolidée en roche — Une tillite est une moraine (blocs, graviers et argile déposés par un glacier) devenue roche : c’est l’indice principal d’une ancienne calotte.
La demi-vitesse d’expansion d’une dorsale se calcule en divisant :
- A. l’âge de l’isochrone par sa distance à l’axe
- B. la largeur totale de l’océan par l’âge de ses bords
- C. la distance de l’axe à l’isochrone par son âge
- D. la longueur de la dorsale par son âge
Réponse
C. la distance de l’axe à l’isochrone par son âge — Distance (perpendiculaire à l’axe) ÷ âge : des km/Ma, soit des mm/an. La largeur totale de l’océan donnerait la vitesse d’expansion.
Le rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr de l’eau de mer d’autrefois se lit dans :
- A. les bulles d’air piégées dans la glace
- B. les carbonates marins de l’époque
- C. les tillites du sud du Gondwana
- D. les charbons des marécages équatoriaux
Réponse
B. les carbonates marins de l’époque — Les carbonates qui précipitent dans l’océan enregistrent le rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr de l’eau de mer de leur époque.
Niveau moyen ★★ — 12 questions
L’isochrone de 90 Ma est à 1 800 km de l’axe d’une dorsale. La demi-vitesse moyenne vaut :
- A. 4 cm/an
- B. 2 cm/an
- C. 0,2 cm/an
- D. 20 cm/an
Réponse
B. 2 cm/an — 1 800 ÷ 90 = 20 km/Ma = 20 mm/an = 2 cm/an. 4 cm/an serait la vitesse d’expansion des deux côtés.
Une dorsale symétrique a une demi-vitesse de 2,5 cm/an. Sa vitesse d’expansion vaut :
- A. 2,5 cm/an
- B. 1,25 cm/an
- C. 5 cm/an
- D. 25 cm/an
Réponse
C. 5 cm/an — La vitesse d’expansion compte les deux côtés : 2 × 2,5 = 5 cm/an.
Une teneur en CO₂ de 1 260 ppm vaut, par rapport à la valeur préindustrielle de 280 ppm :
- A. 4,5 fois plus
- B. 3,5 fois plus
- C. 980 fois plus
- D. 45 fois plus
Réponse
A. 4,5 fois plus — 1 260 ÷ 280 = 4,5. L’écart 1 260 − 280 = 980 ppm n’est pas un rapport.
Une tillite affleure aujourd’hui à 17° N ; elle s’est formée à 53° S de paléolatitude (valeurs choisies). Depuis, ce lieu s’est déplacé en latitude de :
- A. 36°
- B. 53°
- C. 107°
- D. 70°
Réponse
D. 70° — Le lieu a changé d’hémisphère : 53° jusqu’à l’équateur, puis 17° au-delà, soit 53 + 17 = 70°. 36° oublie le changement d’hémisphère.
Le CO₂ passe de 2 000 ppm à 800 ppm. Il a été multiplié par :
- A. 0,4
- B. 2,5
- C. 0,6
- D. 1 200
Réponse
A. 0,4 — 800 ÷ 2 000 = 0,4. 2,5 est le rapport inverse (2 000 ÷ 800) ; 1 200 ppm est l’écart, pas un rapport.
D’après la photosynthèse (6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂), un charbon qui contient 48 g de carbone (C : 12 g/mol) a retiré à l’air (CO₂ : 44 g/mol) :
- A. 48 g de CO₂
- B. 29 g de CO₂
- C. 176 g de CO₂
- D. 1 056 g de CO₂
Réponse
C. 176 g de CO₂ — 48 ÷ 12 = 4 mol de carbone ; chaque atome de carbone du glucose vient d’une molécule de CO₂ : 4 mol de CO₂, soit 4 × 44 = 176 g. 1 056 g multiplie à tort par 6 ; 48 g confond la masse de carbone et celle du CO₂.
Une demi-vitesse d’expansion de 12 km/Ma vaut :
- A. 12 cm/an
- B. 0,12 cm/an
- C. 120 cm/an
- D. 1,2 cm/an
Réponse
D. 1,2 cm/an — 1 km/Ma = 1 mm/an : 12 km/Ma = 12 mm/an = 1,2 cm/an.
Le δ¹⁸O des foraminifères benthiques passe de 2,0 ‰ à 2,7 ‰ en 3 millions d’années. On en déduit :
- A. un réchauffement rapide des eaux profondes
- B. un refroidissement et/ou plus de glace
- C. une baisse du volume des glaces continentales
- D. une hausse de la teneur en ¹⁶O de l’océan
Réponse
B. un refroidissement et/ou plus de glace — Une hausse du δ¹⁸O benthique traduit des eaux profondes plus froides et/ou plus de glace continentale, riche en ¹⁶O, ce qui enrichit l’océan en ¹⁸O.
Le rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr de l’eau de mer passe de 0,7079 à 0,7086 en 20 Ma. Cela indique :
- A. un océan plus chaud en surface
- B. un volcanisme des dorsales nettement plus actif
- C. une altération des continents plus intense
- D. une calotte antarctique en recul
Réponse
C. une altération des continents plus intense — Les roches continentales sont riches en ⁸⁷Sr : leur altération accrue élève le rapport de l’eau de mer. Ce n’est pas un thermomètre.
Le CO₂ passe de 1 000 ppm à 250 ppm en 50 millions d’années. La baisse moyenne vaut :
- A. 15 ppm par million d’années
- B. 20 ppm par million d’années
- C. 5 ppm par million d’années
- D. 750 ppm par million d’années
Réponse
A. 15 ppm par million d’années — (1 000 − 250) ÷ 50 = 750 ÷ 50 = 15 ppm par Ma. 20 ppm par Ma vient de 1 000 ÷ 50, sans retirer la valeur finale.
Au bilan, l’altération d’une mole de CaSiO₃ suivie de la précipitation des carbonates piège 1 mol de CO₂ (44 g/mol). Pour piéger 88 g de CO₂, il faut altérer :
- A. 1 mol de CaSiO₃
- B. 4 mol de CaSiO₃
- C. 88 mol de CaSiO₃
- D. 2 mol de CaSiO₃
Réponse
D. 2 mol de CaSiO₃ — 88 ÷ 44 = 2 mol de CO₂, donc 2 mol de CaSiO₃. 1 mol suppose 2 CO₂ piégés par mole : c’est oublier le CO₂ rendu par la précipitation.
Au rythme moyen du refroidissement cénozoïque (environ 0,26 °C par million d’années), combien de temps faut-il pour une variation de 1 °C ?
- A. environ 260 000 ans
- B. près de 4 millions d’années
- C. environ 26 millions d’années
- D. environ 150 ans
Réponse
B. près de 4 millions d’années — 1 ÷ 0,26 ≈ 3,8 millions d’années. Le réchauffement actuel dépasse 1 °C en 150 ans : il est des dizaines de milliers de fois plus rapide.
Niveau difficile ★★★ — 12 questions
Un élève affirme : « Au Mésozoïque, il faisait chaud car le Soleil était plus lumineux. » Pourquoi est-ce faux ?
- A. Le Soleil était alors nettement plus lumineux
- B. Le Soleil n’a aucune influence sur le climat
- C. Le Soleil était un peu moins lumineux qu’aujourd’hui
- D. La luminosité du Soleil n’a jamais varié depuis sa formation
Réponse
C. Le Soleil était un peu moins lumineux qu’aujourd’hui — La luminosité du Soleil augmente lentement au cours du temps : au Mésozoïque, il était un peu moins lumineux. La chaleur s’explique par un CO₂ élevé.
La température moyenne du globe aurait varié entre 11 et 36 °C depuis 485 Ma. Quelle affirmation est correcte ?
- A. Ces écarts dépassent de loin ceux des cycles glaciaires
- B. Le climat de la Terre est resté globalement stable
- C. Ces variations viennent surtout des paramètres orbitaux terrestres
- D. La Terre n’a connu qu’une seule grande glaciation
Réponse
A. Ces écarts dépassent de loin ceux des cycles glaciaires — Un écart de 25 °C, contre environ 5 °C entre glaciaire et interglaciaire au Quaternaire ; à cette échelle, ce sont le CO₂ et la tectonique qui agissent, et plusieurs glaciations se sont succédé.
L’ouverture du passage de Drake a favorisé l’englacement de l’Antarctique surtout parce qu’elle :
- A. a déplacé l’Antarctique jusqu’au pôle
- B. a réduit le CO₂ par un volcanisme accru
- C. a accru les apports de chaleur venus des tropiques
- D. a permis un courant circumpolaire isolant
Réponse
D. a permis un courant circumpolaire isolant — Le courant circumpolaire empêche les eaux chaudes d’atteindre le continent, qui se retrouve isolé thermiquement.
L’Antarctique est déjà près du pôle Sud au Crétacé supérieur, couvert de forêts, et sa calotte n’apparaît que vers −34 Ma. On en conclut que la position polaire :
- A. suffit à déclencher une longue glaciation
- B. est nécessaire, mais pas suffisante
- C. empêche la formation d’une calotte
- D. n’a aucun rôle dans une glaciation
Réponse
B. est nécessaire, mais pas suffisante — Il faut un continent pour porter une calotte, mais il faut aussi un CO₂ assez bas : c’est sa baisse au Cénozoïque qui a permis l’englacement.
Au Cénozoïque, le CO₂ baisse pendant des dizaines de millions d’années alors que le volcanisme continue. Quel bilan cela suppose-t-il ?
- A. Des sources supérieures aux puits
- B. Des sources et des puits égaux
- C. Un arrêt complet du dégazage
- D. Des puits supérieurs aux sources
Réponse
D. Des puits supérieurs aux sources — Une teneur qui baisse durablement suppose des puits (altération des reliefs du Tertiaire) plus forts que les sources ; le volcanisme, lui, ne s’arrête pas.
L’optimum de l’Éocène est estimé entre 23 et 30 °C selon les études. D’où vient cette fourchette ?
- A. Le climat de l’Éocène changeait chaque année
- B. Les mesures de l’époque étaient peu précises
- C. Elles viennent d’indicateurs indirects
- D. La Terre n’avait pas de température moyenne
Réponse
C. Elles viennent d’indicateurs indirects — Aucun thermomètre n’existait : les températures sont reconstituées à partir d’indicateurs indirects (isotopes, fossiles), chacun avec ses incertitudes, d’où une fourchette.
Un charbon du Carbonifère est trouvé dans une région de haute paléolatitude. Que peut-on affirmer avec ce seul indice ?
- A. Une végétation abondante dans un marécage
- B. Un climat équatorial chaud et humide
- C. L’absence de toute calotte sur Terre
- D. Un niveau marin plus haut qu’aujourd’hui
Réponse
A. Une végétation abondante dans un marécage — Une tourbière se forme aussi sous un climat froid et humide : il faut la flore fossile et la paléolatitude pour préciser le climat.
Pour une dorsale, on trouve 20 km/Ma de l’axe à l’isochrone de 100 Ma, et 32 km/Ma entre les isochrones de 70 et 100 Ma. Pourquoi ces valeurs diffèrent-elles ?
- A. La seconde est une vitesse d’expansion des deux côtés
- B. La première est une moyenne sur toute la durée
- C. L’expansion s’est accélérée depuis 70 Ma
- D. Les isochrones anciennes sont mal datées
Réponse
B. La première est une moyenne sur toute la durée — Depuis l’axe, on obtient la moyenne de 0 à 100 Ma, qui mêle des périodes lentes et rapides ; entre deux isochrones, la vitesse de cette période-là.
Le rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr de l’océan augmente au Cénozoïque. Pourquoi ne mesure-t-il pas directement le CO₂ piégé ?
- A. Une part du ⁸⁷Sr vient de carbonates, sans piégeage
- B. Le strontium ne passe jamais dans les rivières
- C. Le ⁸⁷Sr est produit par les foraminifères
- D. Le rapport varie avec la température de l’eau
Réponse
A. Une part du ⁸⁷Sr vient de carbonates, sans piégeage — Une partie du strontium himalayen, très riche en ⁸⁷Sr, vient de carbonates métamorphiques, dont l’altération ne piège pas de CO₂.
Une forêt tropicale actuelle à l’équilibre fixe chaque année beaucoup de CO₂. Pourquoi n’est-elle pas un puits durable, contrairement aux forêts houillères ?
- A. Elle ne fait pas de photosynthèse la nuit
- B. Son bois ne contient pas de lignine
- C. Son dioxygène détruit le CO₂ de l’air
- D. Ses restes sont décomposés
Réponse
D. Ses restes sont décomposés — La matière organique n’est un puits que si elle échappe à la décomposition : dans une forêt à l’équilibre, la décomposition rend le CO₂ que la photosynthèse a fixé. Les forêts houillères, elles, ont été enfouies.
Parmi ces facteurs, lequel ne peut PAS expliquer un cycle glaciaire de 100 000 ans ?
- A. La rétroaction de l’albédo des glaces
- B. L’altération d’une chaîne de montagnes
- C. La solubilité du CO₂ dans l’océan
- D. La modulation de l’insolation par l’orbite
Réponse
B. L’altération d’une chaîne de montagnes — L’altération d’une chaîne agit sur des millions d’années : trop lente pour un cycle de 100 000 ans, elle explique des tendances de long terme.
Le Crétacé était plus chaud qu’aujourd’hui, sans activité humaine. Qu’en conclure sur le réchauffement actuel ?
- A. Qu’il est d’origine naturelle, comme au Crétacé
- B. Qu’il sera sans effet sur les êtres vivants
- C. Rien sur sa cause : causes et vitesses diffèrent
- D. Qu’il s’arrêtera de lui-même en quelques années
Réponse
C. Rien sur sa cause : causes et vitesses diffèrent — Les climats anciens montrent que le climat suit le CO₂ ; aujourd’hui, le CO₂ monte à cause des émissions humaines, des milliers de fois plus vite qu’aux temps géologiques.
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