Le Quaternaire a connu une succession de phases froides (glaciaires) et moins froides (interglaciaires) liées notamment à des variations de l’orbite terrestre.
I. Une alternance de périodes glaciaires et interglaciaires
Les données préhistoriques, géologiques et paléo-écologiques attestent de l’existence d’une période glaciaire entre –120 000 et –11 000 ans.
Cette glaciation est confirmée par la mesure de rapports isotopiques de l’oxygène dans les calottes polaires et les sédiments océaniques. En effet, plus il fait froid, plus l’eau contenant de l’oxygène 18 (18O) s’évapore difficilement, comparée à l’eau composée d’oxygène 16 (16O). La glace formée à partir des précipitations s’appauvrit donc en 18O (δ18O plus faible) en période froide.
À l’inverse, l’eau des océans s’enrichit en 18O en période froide : les coquilles des animaux marins ont donc un δ18O plus élevé.
À l’échelle du Quaternaire, ces données font apparaître une alternance de périodes glaciaires et interglaciaires durant les derniers 800 000 ans.
Mots-clés
δ18O : rapport entre le 18O/16O mesuré et celui de référence (en général celui de l’océan actuel), exprimé en ‰.
Quaternaire : dernière période du Cénozoïque, débutant il y a 2,58 Ma.
II. Le rôle des paramètres orbitaux terrestres
Les variations des rapports isotopiques de l’oxygène coïncident avec les variations de l’orbite terrestre décrits par les cycles de Milankovitch.
Ces variations des paramètres orbitaux ont modifié la puissance solaire reçue par la Terre. Elles sont à l’origine de l’entrée ou de la sortie d’une glaciation.
Doc Les cycles de Milankovitch
Méthode
Corréler variations climatiques et cycles de Milankovitch
Les glaciations du Quaternaire s’expliquent par des variations astronomiques.
Montrer que les variations des paramètres orbitaux expliquent les périodes glaciaires de ces 600 000 dernières années.
Doc Volume des glaces et paramètres orbitaux
Conseils
Étape 1 Repérer les cycles des différents paramètres et donner leur période.
Étape 2 Expliquer le lien entre paramètre orbital et climat global.
Étape 3 Établir les corrélations en débutant par les cycles de longue période.
Solution
Étape 1 En 600 000 ans, on repère 6 cycles pour l’excentricité, donc une période de 100 000 ans ; 14 cycles pour l’obliquité, donc une période de 43 000 ans et 27 cycles pour la précession, donc une période de 22 000 ans.
Étape 2 Quand la Terre s’éloigne du Soleil (excentricité croissante), le climat mondial se refroidit, d’où l’entrée en glaciation. De la même façon, une obliquité élevée augmente le contraste entre les saisons, favorisant la glaciation. La précession entraîne un décalage progressif entre les saisons et la position de la Terre sur son orbite : aujourd’hui, l’été boréal a lieu alors que la distance Terre-Soleil est élevée, ce qui réduit le contraste entre les saisons dans l’hémisphère Nord.
Étape 3 On observe que la courbe de l’évolution du volume des glaces se superpose quasiment à la courbe de la résultante des trois paramètres orbitaux. Ainsi, on retrouve tous les 110 à 120 000 ans une période avec un faible volume de glace (période interglaciaire) lié à une excentricité et une obliquité faibles. Au sein de la dernière phase glaciaire, on observe 4 ou 5 cycles correspondant globalement aux cycles de 22 000 ans de la précession des équinoxes.