Les falaises de Zumaia se caractérisent par une section exceptionnelle de strates qui révèle l’histoire géologique de la Terre il y a 115-50 millions d’années (Ma). Crédit : Université de Barcelone / IUCA – Université de Saragosse
Une étude publiée dans la revue Géologie exclut que des épisodes volcaniques extrêmes aient eu une quelconque influence sur l’extinction massive d’espèces à la fin Crétacé. Les résultats confirment l’hypothèse selon laquelle c’est un impact de météorite géante qui a provoqué la grande crise biologique qui s’est terminée avec les lignées de dinosaures non aviaires et d’autres organismes marins et terrestres il y a 66 millions d’années.
L’étude a été réalisée par le chercheur Sietske Batenburg, de la Faculté des Sciences de la Terre de l’Université de Barcelone, et les experts Vicente Gilabert, Ignacio Arenillas et José Antonio Arz, de l’Institut universitaire de recherche en sciences de l’environnement d’Aragon (IUCA-Université de Saragosse).
Limite K/Pg : la grande extinction du Crétacé sur les côtes de Zumaia
Le scénario de cette étude était les falaises de Zumaia (Pays Basque), qui présentent une section exceptionnelle de strates qui révèle l’histoire géologique de la Terre dans la période d’il y a 115-50 millions d’années (Ma). Dans cet environnement, l’équipe a analysé des sédiments et des roches riches en microfossiles déposés entre 66,4 et 65,4 Ma, un intervalle de temps qui inclut la limite connue Crétacé/Paléogène (K/Pg). Datée de 66 Ma, la limite K/Pg divise le Mésozoïque et cénozoïque et coïncide avec l’une des cinq grandes extinctions de la planète.
Cette étude a analysé les changements climatiques survenus juste avant et après l’extinction massive marquée par la limite K/Pg, ainsi que sa relation potentielle avec cette grande crise biologique. Pour la première fois, des chercheurs ont examiné si ce changement climatique coïncide à l’échelle du temps avec ses causes potentielles : le volcanisme massif du Deccan (Inde) — l’un des épisodes volcaniques les plus violents de l’histoire géologique de la planète — et les variations orbitales de la Terre.
Les experts Sietske Batenburg, de la Faculté des Sciences de la Terre de l’Université de Barcelone, et ¡Vicente Gilabert, de l’Institut universitaire de recherche en sciences de l’environnement d’Aragon (IUCA-Université de Saragosse). Crédit : Université de Barcelone / IUCA – Université de Saragosse
« La particularité des affleurements de Zumaia réside dans le fait que deux types de sédiments s’y sont accumulés – certains plus riches en argile et d’autres plus riches en carbonate – que l’on peut désormais identifier comme des strates ou marnes et calcaires qui s’alternent pour former des rythmes », note le chercheur Sietske Batenburg, du Département de la dynamique de la Terre et des océans de l’UB. « Cette forte rythmicité de la sédimentation est liée aux variations cycliques de l’orientation et de l’inclinaison de l’axe terrestre dans le mouvement de rotation, ainsi que dans le mouvement de translation autour du Soleil ».
Ces configurations astronomiques – les cycles connus de Milankovitch, qui se répètent tous les 405 000, 100 000, 41 000 et 21 000 ans – régulent la quantité de rayonnement solaire qu’elles reçoivent, modulent la température globale de notre planète et conditionnent le type de sédiment qui atteint les océans. « Grâce à ces périodicités identifiées dans les sédiments de Zumaia, nous avons pu déterminer la datation la plus précise des épisodes climatiques qui ont eu lieu à l’époque où vivaient les derniers dinosaures », explique le doctorant Vicente Gilabert, du Département des sciences de la Terre. à l’UZ, qui présentera sa soutenance de thèse d’ici la fin de cette année.
Foraminifères planctoniques : révélateurs du climat d’autrefois
L’analyse isotopique du carbone 13 sur les roches combinée à l’étude des foraminifères planctoniques — des microfossiles utilisés comme indicateurs biostratigraphiques de haute précision — a permis de reconstituer le paléoclimat et la chronologie de cette époque dans les sédiments de Zumaia. Plus de 90 % des espèces de foraminifères planctoniques du Crétacé de Zumaia se sont éteintes il y a 66 Ma, coïncidant avec une grande perturbation du cycle du carbone et une accumulation de sphérules de verre à impact provenant de l’astéroïde qui a frappé Chicxulub, dans la péninsule du Yucatan (Mexique).
De plus, les conclusions de l’étude révèlent l’existence de trois événements de réchauffement climatique intense – appelés événements hyperthermiques – qui ne sont pas liés à l’impact de Chicxulub. La première, connue sous le nom de LMWE et antérieure à la limite K/Pg, a été datée entre 66,25 et 66,10 Ma. Les deux autres événements, après l’extinction de masse, sont appelés Dan-C2 (entre 65,8 et 65,7 Ma) et LC29n (entre 65,48 et 65,41 Ma).
Au cours de la dernière décennie, il y a eu un débat intense pour savoir si les événements hyperthermiques mentionnés ci-dessus étaient causés par une activité volcanique accrue du Deccan, qui a émis de grandes quantités de gaz dans l’atmosphère. «Nos résultats indiquent que tous ces événements sont synchronisés avec les configurations orbitales extrêmes de la Terre connues sous le nom de maxima d’excentricité. Seul le LMWE, qui a produit un réchauffement global estimé de 2-5°C, semble être temporellement lié à un épisode éruptif du Deccan, suggérant qu’il a été causé par une combinaison des effets du volcanisme et du dernier maximum d’excentricité du Crétacé », le experts ajoutent.
Les variations orbitales de la Terre autour du Soleil
Les changements climatiques mondiaux qui se sont produits à la fin du Crétacé et au début du Paléogène – entre 250 000 ans avant et 200 000 ans après la limite K/Pg – étaient dus aux maxima d’excentricité de l’orbite de la Terre autour du Soleil.
Cependant, l’excentricité orbitale qui a influencé les changements climatiques avant et après la limite K/Pg n’est pas liée à l’extinction massive des espèces au Crétacé supérieur. Les changements climatiques provoqués par les maxima d’excentricité et augmentés par le volcanisme du Deccan se sont produits progressivement à une échelle de centaines de milliers d’années.
“Ces données confirmeraient que l’extinction a été causée par quelque chose de complètement extérieur au système Terre: l’impact d’un astéroïde qui s’est produit 100 000 ans après ce changement climatique du Crétacé tardif (le LMWE)”, a déclaré l’équipe de recherche. “En outre, les 100 000 dernières années avant la limite K/Pg sont caractérisées par une stabilité environnementale élevée sans perturbations évidentes, et la grande extinction massive d’espèces s’est produite instantanément à l’échelle des temps géologiques”, concluent-ils.
Référence : « Contribution of orbital forcing and Deccan volcanism to global climate and biotic changes across the Cretaceous-Paleogene border at Zumaia, Spain » par Vicente Gilabert, Sietske J. Batenburg, Ignacio Arenillas et José A. Arz, 30 août 2021, Géologie.
DOI : 10.1130/G49214.1
