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Le Quaternaire débute au moment où la péjoration climatique vers le froid est démontrée dans la faune marine méditerranéenne. Il est ainsi recommandé de le faire débuter avec l'étage marin Calabrien (Equivalent continental : Villafranchien). Ce premier épisode froid est conventionnellement être daté de 2.5 millions d'années.
Cette première péjoration climatique a été reconnue au Pays-Bas et dénommée Pré-Tiglien. C'est à cette même période
- qu'apparaît des glaces de mer importantes dans l'hémisphère Nord,
- que l'on possède la preuve d'une glaciation continentale en Amérique du Nord,
- que des glaces continentales sont attestées sur la côte Sud de l'Islande, témoignant ainsi d'une modification complète du système climatique mondial,
- que des premiers loess se déposent en Autriche et en Chine,
- qu'apparaît en Europe du Nord-Ouest un système bioclimatique subarctique ouvert, avec une température moyenne pour les mois estivaux estimée à environ 10°C.
- qu'apparaît dans la vallée de l'Homo, en Afrique tropicale, la première phase aride,
- qu'apparaît en Méditerranée la première phase steppique.
Ces différents exemples témoignent du caractère glaciaire de cette période. On peut qualifier le Quaternaire de Cénozoïque Glaciaire (voir animation ci-dessous).
Echelle des temps géologiques
Depuis le début du Quaternaire, se sont déroulés une vingtaine de cycles Interglaciaire/Glaciaire. La durée d'un cycle peut être estimée approximativement à 100 000 ans. Un cycle se compose d'une phase tempérée, ou chaude, sensiblement comparable à l'actuel, appelée Interglaciaire et d'une phase froide, ou phase glaciaire. L'Interglaciaire représente environ 1/10 du cycle, le Glaciaire 9/10. Il faut savoir toutefois que les périodes très froides sont aussi des exceptions puisqu'elles ne sont estimées qu'à environ 1/10e d'un cycle. Un cycle se caractérise ainsi par une succession de phases de péjoration climatique.
Actuellement, nous évoluons sous une phase tempérée. Il s'agit de l'interglaciaire Flandrien. La dernière période glaciaire (Weichsélien) s'est achevée il y a environ 10 000 BP (10 000 BP : début du Préboréal, Début Holocène).
Les changements climatiques, constants au cours du Quaternaire, vont entraîner avec eux de profonds changements paléoenvironnementaux. Les changements les plus profonds vont naturellement s'opérer lors du passage entre les phases tempérées et les phases froides.
Durant les périodes glaciaires, on assiste à un développement important des glaciers aux pôles (inlandsis scandinave pour l'Europe du Nord-Ouest) et de montagnes (Alpes, Pyrénées, Balkans, Carpates, Tatras..). La conséquence de cette rétention d'eau sous forme de glace est une baisse massive de l'approvisionnement en eau douce des océans, phénomène se traduisant par une baisse des niveaux marins.
Cartographie de la ligne de rivage durant la dernière phase glaciaire
Cette baisse, estimée à environ 110 m, ne peut qu'induire de profondes modifications de paléogéographie littorale. Ainsi, dès les premières phases de péjoration climatique, la Manche est exondée. Le littoral se situe alors quelque part à l'Ouest de l'Irlande. Une grande partie de la mer Méditerranée est aussi exondée. Seuls 2 petits lacs y persistent, l'un à l'Est, l'autre à l'Ouest. Le contour général des rivages est tout à fait différent.
Cette baisse du niveau marin est lourde de conséquence et cela pour diverses raisons.
Tout d'abord, l'augmentation des calottes glaciaires entraîne inévitablement une baisse de la superficie des territoires que l'homme paléolithique pouvait potentiellement occupait (surtout si l'on prend en compte également la superficie des zones périglaciaires). Mais parallèlement, la baisse des niveaux marins libèrent de nouveaux espaces. Ces plates-formes littorales, à la limite de deux zones biogéographiques, ont sans doute été durant les temps paléolithiques des zones très attractives car très riches. De plus, elles devaient également représenter des zones de passage privilégié des troupeaux lors de migrations saisonnières.
La circulation atmosphérique générale de l'Europe a elle aussi été profondément modifiée suite à cette baisse des niveaux marins. En effet, en phase Interglaciaire, le Gulf Stream assure une protection au continent européen qui se traduit par un climat doux et tempéré. Par contre si la mer se retire, cette protection n'est plus assurée et le continent est alors soumis à des conditions climatiques comparables à celles du Nord du Québec, du Labrador, situé aux mêmes latitudes.
De plus, le développement des calottes glaciaires entraîne aussi des modifications des courants aériens (vents). Soufflant depuis l'inlandsis, les vents froids et secs ont soumis l'Europe occidentale à des conditions climatiques très difficiles. Sans doute, étaient-ils un facteur limitant de l'occupation en Europe du Nord-Ouest.
L'exondation d'une partie de la Mer du Nord et de la Manche entraîne de profonds
changements de paléogéographie comme la présence d'une falaise morte,
à l'intérieur des terres, de l'estuaire de la Canche à celui de la Somme.
Les vastes zones exondées sont balayées par les vents qui entrainent de
nombreuses particules de sable. Celles-ci seront transportées sur de très
grandes surfaces : toutes les plaines de l'Europe du Nord Ouest, de l'Europe
centrale, de l'Europe de l'Est et la grande plaine russe. On en rencontrera
même jusqu'en Chine. Ces sédiments qui se déposent régulièrement ont enregistré
les traces de l'homme et de ses activités.
Cette modification générale du climat est également étroitement liée et dépendante à la position de l'anticyclone des Açores. En effet, au Quaternaire, durant les phases Glaciaires, cet anticyclone occupe une place différente. Ce changement induit donc une localisation différente du front polaire, avec pénétration par le golf de Gasconne, et donc une arrivée du froid par la mer. Les conséquences d'une telle modification ne sont réellement comprises qu'une fois resituées dans le cadre topographique européen. Actuellement, le froid arrive du Nord et donc l'Europe, tout du moins une grande partie de l'Europe en est protégée puisque ses montagnes sont dirigées d'Est en Ouest. Par contre avec un froid pénétrant par l'Ouest, ces mêmes chaînes montagneuses ne protègent plus du tout le continent européen et laissent pénétrer librement les masses d'air.
En conclusion, il faut bien avoir en mémoire, qu'un Interglaciaire ne durant en moyenne qu'entre 10 et 20 000 ans, représente une période de temps exceptionnelle à l'intérieur du Quaternaire. La majorité des temps quaternaires sont en fait caractérisés par des paléoenvironnements très différents de ceux de l'actuel.
Le Quaternaire forme avec le Tertiaire l'ère Cénozoïque, ère durant laquelle les mammifères, les primates et enfin les hommes se sont développés. Le Quaternaire n'est pas une période très longue puisqu'elle ne débute qu'il n'y a 2.3 millions d'années (le Tertiaire débute il y a quelques 60 millions d'années). La caractéristique principale de cette période est son caractère climatique rythmé et fluctuant ainsi que sa tonalité froide (surtout par rapport aux climats cléments du Tertiaire, ce qui a valu au Quaternaire d'être dénommé Cénozoïque glaciaire).
Le Quaternaire est composé du Pléistocène (qui s'achève vers -10 000 ans BP) et de l'Holocène. Le terme Pléistocène a été créé afin de désigner des terrains relativement récents dont les espèces malaco-marines sont en très grand nombre semblables aux espèces actuelles (plus tard, le terme d'Holocène sera créé afin de désigner les terrains comprenant une faune malacologique comparable totalement aux faunes actuelles).
Le Pléistocène se subdivise en trois périodes : le Pléistocène inférieur (de 2.5 MA à 800 000 ans BP), le Pléistocène moyen (de 800 000 à 128 000 ans BP) et le Pléistocène supérieur (de 128 000 à 10 000 ans BP).
Découpage du Pléistocène
Il se sous divise en phase ancienne et en phase récente.
Phase ancienne (2.3-1.8 MA)
C'est durant sa phase ancienne que les premiers changements climatiques et fauniques traduisent une péjoration générale du climat. Bien que les premiers cycles se mettent en place, leur amplitude reste faible (Interglaciaire : 50% et Glaciaire : 50%). Au niveau de la faune, c'est à cette époque qu'apparaissent les faunes du Villafranchien, représentatives du Quaternaire, avec de nouveaux genres, tels que Bos (boeuf, bison, ...), Elephas (éléphant et mammouth) et Equus. C'est aussi à cette époque que les faunes marines froides du Calabrien apparaissent en Méditerranée. Au niveau des flores, c'est la disparition des dernières espèces exotiques du Tertiaire.
En Amérique du Nord, les premières traces de glaciations sont visibles. En Autriche et en Chine se déposent les premiers loess. En Afrique, apparaissent les premières périodes arides dans la vallée de l'Homo.
Au niveau des paléogéographies, cette période est caractérisée par l'achèvement des paléogéographies tertiaires, avec une régression des mers vers l'Ouest dans les bassins sédimentaires (par exemple, le bassin parisien). Les reliefs continentaux sont eux aussi différents, il n'y a pas encore, par exemple, d'encaissement de vallées. On a à faire essentiellement à des épandages de surfaces (graviers de plateaux).
La phase récente (1.8-0.8MA)
Durant cette période de temps, les oscillations climatiques vont être de plus en plus marquées. Dès le Bavélien (1 MA, approximativement), le système climatique Glaciaire/Interglaciaire est très net.
Cette période se caractérise par une phase intense d'érosion de surface et par de grands aplanissements. C'est également vers la fin de du Pléistocène inférieur récent que débute le creusement des premières vallées.
Au niveau des paléogéographies littorales, c'est à cette époque que des littoraux proches de ceux de l'actuels se mettent en place. Une nouvelle géographie est dès lors présente avec l'ouverture du détroit du Pas-de-Calais.
C'est aussi dans la période finale du Pléistocène inférieure que les premières glaciations de montagne sont attestées en Europe.
Il n'y a pas de limite très nette avec la période précédente, il présente même une certaine continuité.
Cette période de temps se caractérise par des cycles climatiques aux amplitudes très marquées, entre les phases tempérées et les phases de péjoration climatiques. Dès cette période l'Interglaciaire n'occupe plus que 10% d'un cycle et le Glaciaire 90%.
Le Pléistocène moyen est la période de temps qui voit l'apparition de l'homme dans nos régions.
C'est donc à cette époque qu'apparaît le système classique de glaciation, que se généralise les dépôts loessiques dans les zones affectées par la sédimentation éolienne et que s'effectue le creusement généralisé des vallées dans les régions où le bilan de dissection est positif.
Le pléistocène moyen ancien (800-420 000 ans BP)
Il se caractérise par des dépôts de loess sableux dans les régions périglaciaires durant les phases de péjoration climatique et par une altération particulière de ces sédiments durant les phases tempérées leur donnant une couleur rougeâtre.
Le Pléistocène moyen récent (420-135 000 ans BP)
Il forme un tout avec le Pléistocène supérieur. Il se caractérise essentiellement par un style climatique cyclique (Interglaciaire ; Début glaciaire ; Pléniglaciaire ; Tardiglaciaire). Les interglaciaires se manifestent par une altération des dépôts du cycle précédent et une pédogénèse analogue à l'actuel.
Il représente une continuité avec le Pléistocène moyen récent. Son originalité est d'être le dernier cycle complet, et donc, normalement, le mieux conservé, sinon le mieux étudié. Les nombreux études concernant cette période de temps permettent une reconstitution assez précise de son histoire et de ses paléoenvironnements.
BP = Before Present. Par convention la date de référence BP est fixée à l'année 1950.
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