L'échelle des temps géologiques

Classer de la plus longue à la plus courte ces unités de l'échelle des temps géologiques : époque, éon, période et ère. Donner un exemple réel de chacune.

Nommer les quatre éons de l'histoire de la Terre, les classer du plus ancien au plus récent et indiquer dans lequel nous vivons et depuis quand, approximativement.

Le schéma résume les grands intervalles du temps géologique (éons et ères) avec leurs âges limites. Nommer l'intervalle signalé par « ? », indiquer entre quels âges il s'étend et citer un événement biologique important survenu pendant celui-ci.

Nommer les trois ères de l'éon Phanérozoïque, les classer de la plus ancienne à la plus récente et citer un groupe d'êtres vivants caractéristique de chacune.

Situer dans l'ère et, si possible, dans la période correspondante chacun de ces événements : l'extinction des dinosaures non aviens, l'apparition du genre Homo et l'« explosion cambrienne » des animaux.

Le Mésozoïque s'étend d'il y a $252$ millions d'années jusqu'à il y a $66$ millions d'années. Calculer sa durée et le pourcentage du Phanérozoïque ($541$ millions d'années) qu'il représente, en arrondissant le résultat.

Expliquer pourquoi les limites entre les ères de l'échelle des temps géologiques coïncident avec des extinctions massives, et prendre comme exemple la limite entre le Mésozoïque et le Cénozoïque, en indiquant ce qui l'a provoquée.

L'extinction de la fin du Permien fut la plus importante de l'histoire : les trilobites et l'immense majorité des espèces marines ont disparu. Expliquer quelle ère elle a clôturée, quels groupes ont profité du vide écologique qui a suivi et quel lien cette crise a avec le début de l'ère des dinosaures.

Dans un sondage stratigraphique continu à travers la limite entre deux périodes géologiques où a eu lieu une grande extinction de masse, les anomalies géochimiques et sédimentaires suivantes ont été relevées :

1. Une excursion négative abrupte et globale du $\delta^{13}\text{C}$ de plus de $-5\ ‰$.

2. Une chute brutale du $\delta^{18}\text{O}$ dans les carbonates, qui révèle un réchauffement de la colonne d'eau océanique compris entre $8\ \text{°C}$ et $10\ \text{°C}$.

3. Un horizon euxinique généralisé (schistes noirs avec framboïdes de pyrite et enrichissement en vanadium et en uranium).

4. Absence totale d'anomalies en iridium, de sphérules d'impact ou de quartz choqué dans l'argile de transition.

1. a) Déduire à laquelle des deux extinctions les plus étudiées (fin du Permien ou fin du Crétacé) correspondent ces données, en justifiant le choix et en réfutant l'autre par deux arguments appuyés sur les observations décrites.
2. b) Reconstituer la chaîne de causes et d'effets biogéochimique qui relie le volcanisme des trapps continentaux à la chute du $\delta^{13}\text{C}$, à l'effet de serre global, à la déstabilisation des hydrates de méthane et à l'anoxie marine profonde.
3. c) À partir du mécanisme causal reconstitué, évaluer de façon critique pourquoi cet événement du passé géologique constitue un modèle d'alerte beaucoup plus proche et analogue de la crise climatique anthropique actuelle que l'événement de la limite Crétacé-Paléogène.

Les limites officielles de l'échelle sont fixées dans des coupes précises appelées stratotypes ou « clous d'or » (GSSP). Expliquer ce qu'est un clou d'or, pourquoi il faut convenir d'un lieu physique pour chaque limite et quelles caractéristiques cette coupe doit réunir.

La Commission internationale de stratigraphie (ICS) définit les limites entre les unités de l'échelle des temps géologiques au moyen de stratotypes de limite globaux (GSSP ou « clous d'or »).

Imaginer que vous faites partie du comité qui doit choisir entre deux propositions pour marquer la limite basale d'un nouvel étage géologique :

• Proposition A : un enregistrement dans une stalagmite d'une grotte karstique qui montre un signal de $\delta^{18}\text{O}$ synchrone à l'échelle planétaire (mégasécheresse globale abrupte), daté avec une très grande précision radiométrique par les séries de l'uranium ($^{230}\text{Th}/^{234}\text{U}$) à $4\,200$ ans avant le présent.

• Proposition B : une coupe sédimentaire marine contenant la disparition locale d'un foraminifère benthique, avec une datation par corrélation biostratigraphique d'environ $\pm 1,5$ Ma.

1. a) Justifier laquelle des deux propositions réunit les critères géologiques formels pour être approuvée comme GSSP (résolution, corrélation globale, isochronie et conservation), en expliquant les défauts de la proposition écartée.
2. b) Au cours des dernières décennies, la base de la période du Cambrien a été ajustée d'environ $570$ Ma jusqu'à être fixée à $538,8 \pm 0,2$ Ma. Expliquer quelles avancées des techniques de datation radiométrique (par exemple l'ID-TIMS sur des zircons de niveaux volcaniques intercalés) et de l'ichnostratigraphie (Treptichnus pedum) ont permis d'affiner cette date sans modifier l'ordre relatif antérieur des couches.
3. c) Réfuter l'affirmation d'un détracteur de la géologie : « Le fait que l'âge du Cambrien ait changé plusieurs fois prouve que les méthodes de datation manquent de rigueur et que l'échelle des temps géologiques n'est qu'une convention arbitraire ».

En mars 2024, l'Union internationale des sciences géologiques (UISG) a rejeté à une large majorité la proposition de formaliser l'« Anthropocène » comme une nouvelle époque de la période du Quaternaire avec un GSSP situé en 1952 (marqué par le pic de radioisotopes artificiels issus des essais thermonucléaires dans les sédiments du lac Crawford, au Canada).

1. a) Analyser les objections stratigraphiques de poids qui ont justifié cette décision : pourquoi limiter l'Anthropocène aux 70 dernières années ignore-t-il la profonde diachronie de l'empreinte humaine globale (débuts de l'agriculture néolithique, déforestation massive, révolution industrielle) et se heurte-t-il au principe stratigraphique d'isochronie applicable aux unités de rang d'époque ?
2. b) Comparer la préservation potentielle dans le registre lithologique futur (à l'échelle de dizaines de millions d'années) de l'impulsion radioactive de $^{239}\text{Pu}$ et des « technofossiles » (plastiques, béton) avec celle de marqueurs de limites géologiques classiques comme les couches d'iridium ou les extinctions biologiques globales.
3. c) Défendre l'idée que classer l'impact humain comme un « événement géologique complexe » (analogue à la Grande Oxydation ou aux crises d'anoxie océanique) est une solution méthodologiquement plus solide que de forcer sa définition comme époque formelle avec un clou d'or ponctuel.

Classer du plus ancien au plus récent ces jalons et exprimer leur âge en millions d'années : formation de la Terre, apparition de l'Homo sapiens, explosion cambrienne, extinction des dinosaures et origine de la vie.

Si l'on attribue $1$ an à chaque tranche de $100$ millions d'années, la Terre aurait $46$ ans. Calculer à quel « âge » de cette planète-personne apparaissent les dinosaures (il y a $230$ millions d'années) et l'Homo sapiens (il y a $0{,}3$ millions d'années), et commenter ce que cette analogie révèle.

Dans les débats de vulgarisation, on compare souvent la longévité des dinosaures non aviens (~$160$ Ma) avec celle de notre espèce (Homo sapiens, ~$0,3$ Ma) pour évaluer le « succès évolutif ».

1. a) Identifier et démonter l'erreur conceptuelle et taxonomique qui consiste à comparer la durée d'un clade entier de rang supérieur (Dinosauria, avec des centaines de genres et de lignées successives) avec la longévité d'une seule espèce biologique. Comparer l'âge actuel d'Homo sapiens avec la longévité moyenne d'une espèce de mammifère dans le registre fossile cénozoïque (~$1$ à $2$ Ma) et apprécier si notre espèce a atteint ou non son espérance évolutive attendue.
2. b) Expliquer deux mécanismes macroévolutifs (plasticité adaptative, diversification trophique et redondance écologique) qui ont permis aux dinosaures de se rétablir et de se diversifier après l'extinction de masse du Trias-Jurassique, et les comparer à la vulnérabilité intrinsèque d'une biosphère actuelle ultra-homogénéisée qui dépend d'une seule espèce dominante.
3. c) Concevoir deux hypothèses évolutives argumentées sur le devenir stratigraphique de l'humanité dans les 5 prochains millions d'années : l'une envisageant la cladogenèse/spéciation et l'autre l'extinction biologique terminale sans descendance, en détaillant dans chaque cas les pressions de sélection et les conditions d'isolement qui la rendraient possible.