Ressources · Terminale · Spécialité SVT
Climats passés : les indices et le thermomètre isotopique
Indices et archives des climats passés lus par l’actualisme (roches, moraines, paléolatitude), thermomètre isotopique (δ¹⁸O des glaces et des carbonates marins), carottes de glace et âge de l’air, pollens, faune et mégafaune des peintures rupestres, datation des archives, convergence et discordances des indices sur le dernier maximum glaciaire et l’Holocène.
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
Le δ¹⁸O d’un échantillon exprime :
- A. la masse totale d’oxygène qu’il contient
- B. l’écart de son rapport ¹⁸O/¹⁶O à une référence
- C. la part d’oxygène dans l’air de ses bulles
- D. le nombre total d’atomes de ¹⁸O par litre de glace
Réponse
B. l’écart de son rapport ¹⁸O/¹⁶O à une référence — Le δ¹⁸O est l’écart relatif, en ‰, entre le rapport ¹⁸O/¹⁶O de l’échantillon et celui d’une référence de même nature.
Dans une carotte de glace polaire, un δ¹⁸O plus bas indique :
- A. une période plus chaude
- B. un air plus riche en CO₂
- C. un océan plus pauvre en ¹⁸O
- D. une période plus froide
Réponse
D. une période plus froide — Plus l’air est froid, plus la vapeur a perdu son ¹⁸O en se condensant : la neige, puis la glace, ont un δ¹⁸O plus bas.
Un bloc erratique se reconnaît :
- A. à sa nature, différente de la roche sur laquelle il repose
- B. à sa forme arrondie, polie par un long transport en rivière
- C. à sa couleur rouge, due à une altération tropicale
- D. à ses couches fines, déposées une par an
Réponse
A. à sa nature, différente de la roche sur laquelle il repose — Un glacier transporte des blocs loin de leur roche d’origine sans les arrondir : ils n’ont rien à voir avec le sous-sol où ils reposent.
Le principe d’actualisme consiste à :
- A. dater une roche par sa position dans la pile
- B. mesurer la radioactivité actuelle d’un os fossile
- C. interpréter le passé grâce aux processus actuels
- D. prévoir le climat des prochaines décennies
Réponse
C. interpréter le passé grâce aux processus actuels — On suppose que les processus observés aujourd’hui fonctionnaient de la même façon dans le passé.
Pourquoi l’air des bulles est-il plus jeune que la glace qui l’entoure ?
- A. Il se forme par fusion de la glace profonde
- B. Les bulles remontent lentement vers la surface
- C. Il n’est piégé qu’à la base du névé
- D. La glace se forme bien après la chute de neige
Réponse
C. Il n’est piégé qu’à la base du névé — Dans le névé, poreux, l’air circule et se renouvelle ; il n’est isolé dans des bulles qu’à sa base, quand la glace a déjà des siècles à des milliers d’années.
Une moraine frontale renseigne sur :
- A. la position du front d’un glacier à une époque
- B. la température moyenne de l’océan profond à l’époque
- C. la teneur en CO₂ de l’atmosphère de l’époque
- D. l’âge exact de la glace qui l’a déposée
Réponse
A. la position du front d’un glacier à une époque — Cet arc de débris se dépose à l’avant du glacier : cartographier les fronts morainiques, c’est reconstituer son extension et son recul.
Le carbone 14 permet de dater des restes organiques jusqu’à environ :
- A. 5 000 ans
- B. 500 000 ans
- C. 5 millions d’années
- D. 50 000 ans
Réponse
D. 50 000 ans — Au-delà d’environ 50 000 ans (près de 9 demi-vies), il reste trop peu de ¹⁴C pour une mesure fiable.
En période glaciaire, le niveau des océans est :
- A. plus haut, car les calottes fondent en été
- B. plus bas, car l’eau est stockée dans les calottes
- C. le même, car l’eau de la Terre se conserve
- D. plus bas, car l’eau de mer s’évapore davantage
Réponse
B. plus bas, car l’eau est stockée dans les calottes — L’eau évaporée et tombée en neige reste stockée dans les calottes continentales : elle manque à l’océan, dont le niveau baisse de plus de 100 m.
Un foraminifère benthique vit :
- A. sur le fond de l’océan
- B. dans les eaux de surface
- C. dans la glace de mer
- D. dans les lacs de montagne
Réponse
A. sur le fond de l’océan — Benthique = du fond ; ses tests enregistrent l’eau profonde, alors que les foraminifères planctoniques vivent près de la surface.
Dans un diagramme pollinique, chaque taxon est exprimé :
- A. en nombre de plantes présentes autour du site
- B. en masse de pollen par mètre cube de tourbe
- C. en pourcentage des grains comptés au niveau
- D. en surface de forêt couverte à cette époque
Réponse
C. en pourcentage des grains comptés au niveau — On compte quelques centaines de grains par niveau et on exprime chaque taxon en pourcentage du total.
Le deutérium (δD) de la glace polaire :
- A. varie en sens inverse de son δ¹⁸O
- B. ne dépend pas de la température
- C. mesure le CO₂ de l’air piégé
- D. varie dans le même sens que son δ¹⁸O
Réponse
D. varie dans le même sens que son δ¹⁸O — Le deutérium, isotope lourd de l’hydrogène, est fractionné comme ¹⁸O : δD bas = froid (environ 6 ‰ par °C en Antarctique).
Un indice paléoclimatique est fiable quand :
- A. il provient de la carotte la plus profonde forée
- B. plusieurs indices datés et indépendants concordent
- C. sa valeur ne varie pas d’un niveau à l’autre
- D. il a été mesuré dans une seule archive précise
Réponse
B. plusieurs indices datés et indépendants concordent — Un indice isolé peut être local ou biaisé : la convergence d’indices datés, dans des archives différentes, rend la conclusion solide.
Niveau moyen ★★ — 12 questions
Avec 0,72 ‰ par °C, une baisse du δ¹⁸O de la glace de 5,4 ‰ correspond à un refroidissement d’environ :
- A. 3,9 °C
- B. 5,4 °C
- C. 7,5 °C
- D. 13,3 °C
Réponse
C. 7,5 °C — ΔT = 5,4 ÷ 0,72 = 7,5 °C. Multiplier (5,4 × 0,72 ≈ 3,9) est l’erreur classique.
Une glace a un rapport ¹⁸O/¹⁶O de 1,965 1 × 10⁻³, la référence 2,005 2 × 10⁻³. Son δ¹⁸O vaut environ :
- A. −20,0 ‰
- B. −40,1 ‰
- C. +20,0 ‰
- D. −2,0 ‰
Réponse
A. −20,0 ‰ — (1,9651 ÷ 2,0052 − 1) × 1 000 ≈ −20,0 ‰ ; négatif, car la glace est plus pauvre en ¹⁸O que la référence.
Des os de mammouth laineux sont trouvés dans un niveau de 30 000 ans. Pour en déduire le climat, l’actualisme est limité parce que :
- A. ses os ne se conservent que dans la glace polaire
- B. le carbone 14 ne date pas un niveau de 30 000 ans
- C. les mammouths vivaient sous un climat tropical
- D. l’espèce a disparu, sans équivalent actuel
Réponse
D. l’espèce a disparu, sans équivalent actuel — L’actualisme compare à des êtres vivants actuels : pour une espèce disparue, on raisonne indirectement (épaisse toison, flore associée dans les sédiments). Un niveau de 30 000 ans reste datable au carbone 14.
Le δ¹⁸O de foraminifères benthiques passe de 3,7 ‰ à 4,6 ‰. On en déduit :
- A. un recul des calottes de glace
- B. une extension des calottes glaciaires
- C. un réchauffement des eaux profondes
- D. une baisse de la salinité par fonte
Réponse
B. une extension des calottes glaciaires — Un δ¹⁸O marin plus élevé traduit un océan enrichi en ¹⁸O, donc davantage de ¹⁶O stocké dans les calottes.
Une carotte lacustre accumule 2,8 cm de sédiment par siècle. Un niveau situé à 1,96 m de profondeur a environ :
- A. 7 000 ans
- B. 5 488 ans
- C. 700 ans
- D. 70 000 ans
Réponse
A. 7 000 ans — 196 cm ÷ 2,8 cm par siècle = 70 siècles, soit 7 000 ans.
Dans une glace datée de 34 700 ans, le décalage glace-gaz est de 2 400 ans. L’air des bulles a environ :
- A. 37 100 ans
- B. 34 700 ans
- C. 32 300 ans
- D. 2 400 ans
Réponse
C. 32 300 ans — L’air est plus jeune que la glace : 34 700 − 2 400 = 32 300 ans.
Une rivière a laissé trois terrasses à 10 m, 25 m et 40 m au-dessus de son lit actuel. La plus ancienne est :
- A. la terrasse à 10 m
- B. la terrasse à 40 m
- C. la terrasse à 25 m
- D. aucune : même âge
Réponse
B. la terrasse à 40 m — La rivière s’enfonce peu à peu : la terrasse la plus haute est abandonnée la première. C’est l’inverse d’une pile de couches, où le plus profond est le plus ancien.
Au Groenland, la glace d’un niveau A a un δ¹⁸O de −36,8 ‰ et celle d’un niveau B de −39,5 ‰. On en déduit que :
- A. A s’est formé sous un climat plus froid que B
- B. B contient davantage de ¹⁸O que A
- C. A et B indiquent la même température
- D. B s’est formé sous un climat plus froid que A
Réponse
D. B s’est formé sous un climat plus froid que A — −39,5 ‰ est inférieur à −36,8 ‰ : la glace B est plus pauvre en ¹⁸O, elle s’est formée sous un air plus froid.
Deux repères d’une carotte : 2,00 m à 8 000 ans et 3,00 m à 12 000 ans. Par interpolation, un niveau à 2,75 m a environ :
- A. 10 000 ans
- B. 9 000 ans
- C. 12 000 ans
- D. 11 000 ans
Réponse
D. 11 000 ans — 8 000 + 0,75 × 4 000 = 11 000 ans. 9 000 ans correspond à 0,25, compté depuis le mauvais repère.
Au même niveau d’une tourbière, on compte 75 grains de chêne sur 300 grains de pollen. Le chêne représente :
- A. 75 %
- B. 25 %
- C. 4 %
- D. 33 %
Réponse
B. 25 % — 75 ÷ 300 = 0,25, soit 25 %.
Un niveau contient deux espèces de coléoptères : l’une vit aujourd’hui là où juillet est entre 10 et 16 °C, l’autre entre 12 et 20 °C. Juillet était alors :
- A. entre 12 et 16 °C
- B. entre 10 et 20 °C
- C. entre 16 et 20 °C
- D. exactement à 14 °C
Réponse
A. entre 12 et 16 °C — Les deux espèces vivaient ensemble : on retient l’intervalle commun, de 12 à 16 °C.
Un niveau compte 35 % de pin, 30 % de bouleau, 25 % d’armoise et de graminées et 10 % de chêne. Le groupe écologique dominant est :
- A. les herbacées steppiques
- B. les arbres thermophiles
- C. les arbres de climat froid
- D. le pin, seul taxon notable
Réponse
C. les arbres de climat froid — Pin + bouleau = 65 %, contre 25 % d’herbacées steppiques et 10 % d’arbres thermophiles ; on raisonne par groupes, pas par taxon isolé.
Niveau difficile ★★★ — 12 questions
Pourquoi le δ¹⁸O des foraminifères augmente-t-il lors d’une glaciation ?
- A. Parce que les foraminifères vivent plus longtemps
- B. Parce que l’eau froide dissout le ¹⁶O des tests
- C. Parce que les neiges polaires sont riches en ¹⁸O
- D. Parce que le ¹⁶O est stocké dans les calottes
Réponse
D. Parce que le ¹⁶O est stocké dans les calottes — L’eau légère, riche en ¹⁶O, est immobilisée dans les glaces : l’océan s’enrichit en ¹⁸O, et les tests calcaires aussi.
Au même âge, le CO₂ des bulles et le δD de la glace sont élevés. Il est correct d’affirmer :
- A. que le CO₂ est la seule cause du réchauffement
- B. que les deux indices sont corrélés à cet âge
- C. que la hausse de température a causé celle du CO₂
- D. que l’air et la glace ont exactement le même âge
Réponse
B. que les deux indices sont corrélés à cet âge — Une corrélation ne dit rien de la cause ; et à une même profondeur, l’air est plus jeune que la glace.
Un niveau contient 52 % de pollen de pin, espèce surreprésentée. On doit conclure :
- A. que le pin n’était peut-être pas dominant sur place
- B. qu’une forêt dense de pins entourait alors le site
- C. que le climat était forcément froid et sec
- D. que les autres arbres étaient absents de la région
Réponse
A. que le pin n’était peut-être pas dominant sur place — Le pollen ailé du pin voyage loin : son pourcentage surestime son abondance locale.
Penck et Brückner n’avaient reconnu que quatre glaciations alpines, alors que les sédiments marins en montrent bien plus. Pourquoi ?
- A. Les Alpes n’ont été englacées que lors de quatre des cycles
- B. Les sédiments marins enregistrent aussi les marées des siècles anciens
- C. Chaque glaciation efface ou remanie une partie des dépôts antérieurs
- D. Les terrasses fluviatiles se forment seulement à l’interglaciaire
Réponse
C. Chaque glaciation efface ou remanie une partie des dépôts antérieurs — L’archive continentale est incomplète : une glaciation remanie les dépôts des précédentes, et les terrasses ne restent étagées que si la région se soulève. Le désaccord est résolu.
Pourquoi le comptage des couches de glace devient-il incertain en profondeur ?
- A. La glace profonde ne contient plus aucun atome de ¹⁸O
- B. Les couches, amincies, deviennent difficiles à séparer
- C. Le carbone 14 de la glace profonde efface les couches
- D. Les saisons n’existaient pas encore à cette époque
Réponse
B. Les couches, amincies, deviennent difficiles à séparer — L’écoulement étire et amincit les couches, et la diffusion atténue les contrastes saisonniers.
Le δD d’une glace antarctique indique 9 °C de moins au dernier maximum glaciaire qu’aujourd’hui. On peut en conclure :
- A. que la Terre entière était 9 °C plus froide
- B. que l’océan profond était 9 °C plus froid
- C. que l’air piégé contenait alors 9 % de CO₂ en moins
- D. que l’Antarctique était environ 9 °C plus froid
Réponse
D. que l’Antarctique était environ 9 °C plus froid — La glace donne la température locale, au-dessus du site, où les variations sont amplifiées : la baisse moyenne mondiale est plus faible.
Le carbone 14 est adapté pour dater :
- A. des débris végétaux de 8 000 ans
- B. une tillite déposée à l’Ordovicien
- C. une évaporite formée au Trias
- D. une glace antarctique de 400 000 ans
Réponse
A. des débris végétaux de 8 000 ans — Il faut de la matière carbonée d’origine biologique, assez récente pour contenir encore du ¹⁴C mesurable.
Des rennes sont peints dans une grotte du sud de la France ornée vers 20 000 ans. Une limite de cet indice est :
- A. que le renne actuel vit sous un climat tropical humide
- B. que les peintures ne peuvent pas être datées du tout
- C. que les artistes ont choisi les animaux qu’ils peignaient
- D. que les rennes ne vivent plus nulle part aujourd’hui
Réponse
C. que les artistes ont choisi les animaux qu’ils peignaient — Une peinture n’est pas un relevé de la faune : il faut la confronter aux ossements et aux pollens de la même époque. Le renne vit aujourd’hui dans la toundra et la taïga.
Les courbes de δ¹⁸O de la glace et des foraminifères varient en miroir parce que :
- A. la glace et les foraminifères n’ont pas le même âge
- B. les foraminifères vivent dans des eaux plus chaudes
- C. l’eau légère stockée dans les calottes manque à l’océan
- D. les deux archives ne sont jamais mesurées au même endroit
Réponse
C. l’eau légère stockée dans les calottes manque à l’océan — Le fractionnement partage la même eau entre deux réservoirs : ce qui appauvrit la neige des calottes enrichit l’océan.
Deux carottes datées indépendamment placent un même refroidissement brutal vers 6 100 et vers 6 350 ans. Avant de conclure à deux événements, il faut :
- A. comparer l’écart aux incertitudes des âges
- B. garder seulement la datation la plus récente
- C. conclure que ce froid a duré environ 250 ans
- D. rejeter la carotte où l’âge est le plus grand
Réponse
A. comparer l’écart aux incertitudes des âges — Un désaccord entre archives peut venir d’une datation imprécise : si les 250 ans d’écart restent dans les incertitudes, les deux carottes peuvent enregistrer le même événement ; sinon, il faut chercher deux événements ou un indice local.
Le petit âge glaciaire est un indice « à résoudre » parce que :
- A. aucune moraine de cette période n’a été retrouvée
- B. il s’est produit avant l’apparition de l’écriture
- C. les glaciers alpins ont reculé pendant toute sa durée
- D. son moment le plus froid diffère selon les régions
Réponse
D. son moment le plus froid diffère selon les régions — Son moment le plus froid varie du XVe au XIXe siècle selon les régions (Neukom et al., 2 019), et ses causes restent discutées.
Le décalage entre l’âge de la glace et celui de l’air est plus grand en période glaciaire, car :
- A. l’air froid est plus dense et descend plus vite dans le névé poreux
- B. la neige s’accumule moins vite, le névé met plus de temps à se fermer
- C. la glace fond partiellement en été et libère une partie de son air
- D. les bulles se déplacent vers le bas sous le poids de la glace
Réponse
B. la neige s’accumule moins vite, le névé met plus de temps à se fermer — Il neige moins par climat froid : la base du névé est atteinte plus lentement, et la glace qui enferme l’air est plus vieille.
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