glaciaire, période - géologie et géophysique.

glaciaire, période - géologie et géophysique. 1 PRÉSENTATION glaciaire, période ou glaciation, période de l'histoire de la Terre pendant laquelle se produisirent des refroidissements sensibles des climats provoquant une extension considérable des glaciers et une baisse du niveau des mers et des océans (régression marine). Le dernier bouleversement de ce type a débuté il y a 2,5 millions d'années environ ; il définit aussi le début de l'ère quaternaire, qui correspond aussi à l'apparition de l'homme. Les glaciers actuels, en particulier les inlandsis, sont un héritage de la dernière période glaciaire, qui porte le nom de glaciation würmienne. Celle-ci s'est déroulée entre 70 000 et 14 000 avant la période actuelle, atteignant son maximum d'intensité il y a 18 000 ans environ. Les inlandsis ont alors augmenté de volume ; celui de l'hémisphère Sud, l'Antarctique, s'est étendu sur la plate-forme continentale émergée ; dans l'hémisphère Nord, les glaces continentales couvraient une partie de la plateforme de l'océan Arctique, du détroit de Béring à la mer de Barents, s'étendant de plus en plus bas en latitude sur le continent, depuis la Sibérie jusqu'à la Scandinavie ; la plus grande partie des îles Britanniques disparaissait sous les glaciers. La banquise reliait ce premier ensemble au Groenland et aux lobes de l'inlandsis qui submergeaient la moitié de l'Amérique du Nord. En montagne, les glaciers, plus nombreux, plus épais et plus longs qu'aujourd'hui, enveloppaient la haute montagne ; leur front était en moyenne 1 000 m plus bas que l'actuel ; les piémonts (Bavière, Dauphiné, Piémont, Moyen Pays suisse) étaient envahis par des langues et des lobes de glace. Au maximum de la glaciation, presque un tiers de la surface des continents était englacée. 2 LA DÉCOUVERTE DES GLACIATIONS Événements d'origine climatique, les glaciations ne sont connues que de manière indirecte par les traces plus ou moins visibles ou accessibles qu'elles ont laissées. Les modelés et les dépôts d'origine glaciaire constituent les témoins les plus facilement repérables de l'extension passée des glaciers. Dans l'histoire des sciences, cette identification est un fait récent daté d'une communication faite par un géologue suisse, Louis Agassiz, en 1837. L'ensemble de l'environnement immédiat et lointain des domaines englacés a été bouleversé, ce qui permet de déceler les glaciations à travers divers indices. Certaines associations végétales et animales sont de bons marqueurs des milieux froids. Leurs restes sous forme de pollen, de squelettes, de coquilles, dans des formations situées aujourd'hui sous des climats tempérés ou chauds attestent d'un refroidissement important. Des méthodes de plus en plus affinées autorisent la reconstitution des paléoenvironnements. Une découverte publiée par G. Emiliani en 1955 et précisée par N. Shackleton en 1974 a fait faire un progrès considérable à la connaissance des paléoclimats. La composition isotopique de l'eau de mer est conservée en mémoire dans les tests des foraminifères. Les variations du rapport isotopique 18O/16O permettent de déceler les périodes d'englacement correspondant à une augmentation de ce rapport ainsi qu'à une baisse de la température des eaux marines. L'analyse des calottes de glace extraites des inlandsis antarctique et groenlandais confirme les résultats tirés des sédiments marins et autorise la reconstitution de la courbe des paléotempératures, aux hautes latitudes, durant les 140 derniers millénaires. Avec des marges d'erreurs plus grandes il est vrai, il est possible aujourd'hui de déduire les climats de l'Europe occidentale (températures et précipitations) à l'aide de longues séries polliniques couvrant la même période. C'est la multiplication et la convergence de plusieurs indices significatifs qui justifient ainsi de reconstituer les milieux morpho-bio-climatiques, du niveau local au niveau planétaire, aussi bien dans les océans que sur les continents. Alors que l'étude des milieux montagnards avaient conclu à l'existence de quatre ou cinq glaciations pléistocènes dénommées, d'après le Danube et des affluents de celui-ci, Donau, Günz, Mindel, Riss, Würm, les méthodes d'investigation mises au point depuis trente ans aboutissent au dénombrement de quinze ou seize grandes périodes glaciaires depuis 1 650 000 ans, soit une tous les 100 000 ans ; chacune est marquée par des oscillations faisant alterner des épisodes plus froids (stades glaciaires) ou plus chauds (interstades). Même les périodes interglaciaires ne sont pas exemptes d'oscillations froides. Par exemple, celle qui a précédé la glaciation würmienne comprend quatre phases de refroidissement des eaux marines. Cela montre le caractère cyclique des glaciations. 3 LA CAUSE DES GLACIATIONS Si dès 1842 le mathématicien français J. Adhémar formulait l'hypothèse que les glaciations résultaient de causes astronomiques, il a fallu attendre presqu'un siècle pour qu'une explication soit proposée. Entre 1920 et 1930, M. Milankovitch montra que la combinaison de trois variables affectant la rotation de la Terre entraînait des différences d'insolation allant jusqu'à 20 p. 100 dans les hautes latitudes septentrionales. La première variable est l'excentricité de l'orbite terrestre, qui désigne la déformation de l'ellipse (écliptique) que la Terre décrit autour du Soleil ; tous les 100 000 ans environ, l'ellipse est très allongée, ce qui modifie la distance Terre-Soleil. La deuxième est l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre qui, en 41 000 ans, oscille entre 21,5° et 24,5 ° (aujourd'hui l'inclinaison est de 23,27°). La troisième variable est la précession des équinoxes, variation de l'orientation de l'axe de rotation de la Terre, qui décrit un cône, et de la rotation sur elle-même de l'orbite terrestre (l'image qui décrit le mieux cette situation est celle d'une toupie qui tournerait sur un cerceau). La précession modifie la relation qui existe entre la distance Terre-Soleil et le déroulement des saisons. Ainsi, la date de l'équinoxe de printemps, le 20 mars, correspond de nos jours à une position de la Terre située à la périhélie de l'écliptique. Dans 11 000 ans environ, l'équinoxe se produira le 21 décembre, la Terre se trouvant à l'aphélie ; dans 22 000 ans, elle retrouvera la position d'aujourd'hui. Ces variations de la position précise de la Terre par rapport au Soleil correspondent assez bien à la périodicité des cycles glaciaires majeurs et secondaires. Par exemple, voici 115 000 ans, l'axe de rotation de la Terre était de 22°, l'excentricité de l'écliptique était forte, la Terre se trouvait le plus près du Soleil au mois de janvier, et une calotte de glace se formait sur le Canada. Les corrélations entre le calendrier astronomique et les observations glaciaires relevées à la surface de la Terre ne sont pas automatiques ; il faut tenir compte du rôle des facteurs géographiques. Il apparaît que les océans jouent aussi un rôle considérable dans les manifestations des variations climatiques. La circulation des courants océaniques et les échanges océans-atmosphère contribuent à entretenir, à freiner ou à exagérer localement les glaciations induites par des causes astronomiques. 4 LES GLACIATIONS ANCIENNES Seule l'extension des glaciations récentes peut-être retracée, car elles ont effacé les marques des glaciations antérieures, tout comme le font les processus morphoclimatiques interglaciaires. Les glaciations quaternaires sont dénombrées à partir des sédiments et des fossiles marins. En revanche, les témoignages antérieurs sont très ténus et reposent sur l'identification de dépôts d'origine glaciaire (tillites ou anciennes moraines de fond) dans des formations sédimentaires. S'il est possible qu'une glaciation ait existé il y a 2 300 millions d'années, des preuves certaines apparaissent au début du cambrien (- 600 millions d'années) et au Permo-carbonifère (300 millions d'années au Brésil, - 250 millions d'années en Australie). Elles se sont produites à une époque où les continents étaient rassemblés en une masse unique, le Gondwana, et où l'Afrique actuelle était centrée sur le pôle Sud. L'inlandsis antarctique a commencé à se développer à la fin du Tertiaire (- 16 millions d'années) et les glaces continentales affectent l'hémisphère Nord depuis 3 millions d'années environ. Si les causes astronomiques rendent compte du déroulement des glaciations, l'origine du déclenchement des premiers refroidissements reste ignorée. Toutefois, les glaciations se développent lorsqu'une masse continentale est centrée sur ou près d'un pôle ; elles seraient une conséquence indirecte de la tectonique des plaques, c'est-à-dire de la répartition des océans et des continents, et des reliefs de ces derniers. Le déclenchement de la glaciation quaternaire pourrait s'expliquer de cette manière. La formation de l'isthme d'Amérique centrale, qui ferme la communication entre l'océan Pacifique et l'océan Atlantique, a détourné les eaux équatoriales vers les hautes latitudes, qui sont alors suralimentées en précipitations neigeuses propres à accroître le volume des glaces de l'Arctique. Le soulèvement des très grandes chaînes de montagnes (l'Himalaya et les Andes) et des hauts plateaux (le Tibet et le Colorado) pendant le pliocène a perturbé la circulation atmosphérique, provoquant en particulier un refroidissement de l'atmosphère en hiver dans l'hémisphère Nord. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.