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CLIMATS PASSES DE LA PLANETE 5. Les changements aux plus grandes échelles de temps (2) Le climat Carbonifère est glaciaire. Le climat Crétacé est chaud. Recherchez les causes des climats du Carbonifère et du Crétacé. A. Explication du climat Carbonifère. Des analyses géologiques, paléonto-logiques ou chimiques ont permis d’établir ce graphique synthétique qui modélise l’évolution supposée de la quantité de CO2 atmosphérique au cours des temps géologiques. RCO2 est le rapport entre la teneur passée en CO2 de l’atmosphère et la teneur actuelle. La partie grisée représente les marges d’erreur estimées par les spécialistes. Doc1. Variations du taux de CO2 atmosphérique au cours des derniers 600 Ma. Au carbonifère, une végétation exubérante se met en place dans toute la zone équatoriale. Dans ces forêts, c’est l’âge d’or des Amphibiens et des Fougères géantes. Les terrains houillers montrent des alternances de veines de houille et de roches stériles (schistes et grès). Cela traduit la dynamique du bassin avec des périodes d’installation d’une forêt alternant avec des phases de disparition pendant lesquelles s’accumulent des débris végétaux en milieu anaérobie (marais) par suite de l’enfouissement lié à la tectonique. La houille provient de la transformation de cette matière organique végétale dans des conditions anaérobies sous l’action de bactéries puis de la chaleur. ↑ Doc2a. Piégeage de matière organique au cours des derniers 600 Ma. ↑ Doc2b. Forêt carbonifère et formation de charbon. La forêt carbonifère (houillère). Il y avait de grands arbres à écailles, Lepidodendron (1), à très haut port : on connaît des troncs fossiles qui atteignent 35 m de longueur et on estime la hauteur totale de l'arbre à plus de 40 m. Il y avait aussi un grand arbre columnaire, Sigillaria (2), mesurant 30 m et plus, terminé par des bouquets de longues feuilles d'un mètre. Puis Cordaites (3), un autre grand arbre de 30 m, élancé, avec un tronc de 60 cm de diamètre et de longues feuilles. Calamites (4), plante arborescente ou semi-arborescente, croissant en bordure des plans d'eau, formant un axe dressé de 15 à 20 m, une sorte de prêle géante. Finalement, un arbre-fougère (5) pouvant atteindre les 20 m de hauteur, avec un tronc de 60 cm de diamètre. Doc2c. La forêt houillère carbonifère. © http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s4/mer.vers.terre.html http://lewebpedagogique.com/bouchaud 1 Doc3a. La chaîne hercynienne (Appalaches + Mauritanides). © http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s4/cambrien.pangee.html Il y a 320 Ma, une immense chaîne de montagnes se met en place. Cette chaîne, dite hercynienne, sera totalement érodée 50 Ma plus tard. Le Massif Central, la Bretagne et les Vosges en sont les vestiges actuels. Les rivières transportent des particules solides et des ions résultant de l’altération des roches par l’eau. Pour quasiment toutes les rivières du monde, même celles qui drainent des régions granitiques ou basaltiques, l’anion hydrogénocarbonate HCO3- est le plus abondant. Cet ion provient du CO2 atmosphérique. Dissous dans l’eau de pluie, il forme l’acide carbonique H2CO3 en réalité dissocié en HCO3- et protons. Ces protons attaquent les réseaux cristallins des minéraux silicatés (Feldspaths, pyroxènes…). Pour un pyroxène calcique, cette réaction s’écrit : CaSiO3 + 2CO2 + H2O SiO2 + Ca2+ + 2 HCO3- (réaction 1) Au terme d’un parcours plus ou moins complexe, les eaux de rivières arrivent à l’océan. Sous l’action directe (élaboration de tests, coquilles) ou indirecte des êtres vivants, il se forme du calcaire suivant la réaction : 2HCO3- + Ca2+ CaCO3 + CO2 + H2O (réaction 2) Sous l’action de l’eau, les roches calcaires sont attaquées (formation de grottes…) suivant la réaction : CaCO3 + CO2 + H2O Ca2+ + 2HCO3- (réaction 3) Les ions HCO3- et Ca2+ contribuent à la formation des calcaires marins suivant la réaction 2. Doc3. Altération des roches et teneur en CO2 de l’atmosphère au Carbonifère. Comment utiliser ces équations ? B Explication du climat Crétacé. Doc4. Variations du taux de CO2 atmosphérique au cours des derniers 600 Ma : voir document 1. Type de volcanisme Flux globaux de CO2 (106 tonnes.an-1) Volcanisme sous-marin (dorsales océaniques) 44 à 61 Volcanisme aérien (zone de subduction, point chaud) 97 à 114 Doc5a. Estimation des flux globaux actuels de CO2 en fonction du type de volcanisme. Doc5b. Variation de la vitesse d’une dorsale (exemple : dorsale nordPacifique). http://lewebpedagogique.com/bouchaud 2 Doc5c.Intensité du volcanisme intra-plaque dans le Pacifique. En Inde, il est possible d’observer d’immenses empilements de lave basaltique, qui se sont formés au cours de la crise Crétacé-Tertiaire, connus sous le nom de trapps du Deccan. La dimension des trapps du Deccan suggère que la formation de ceux-ci a été un événement volcanique majeur de l’histoire de la Terre. Ainsi, selon Vincent Courtillot, certaines coulées recouvrent plusieurs dizaines de milliers de km2, et leur volume dépasse 10 000 km3. L’épaisseur des coulées est en moyenne comprise entre 10 et 50 mètres, mais certaines atteignent 150 mètres ; dans la partie occidentale de l’Inde, l’épaisseur totale des trapps dépasse 2400 mètres. À l’origine, l’ensemble devait recouvrir plus de 2 millions de km2, et le volume de lave dépasser 2 millions de km3. Les trapps se sont formés lorsque l’Inde est passée au-dessus de la Réunion, il y a environ 65 Ma. Doc5d. Les trapps du Deccan (localisation et morphologie). Les variations du niveau de la mer au cours de l’histoire de la Terre seront envisagées par la suite. Le Crétacé est marqué par une élévation du niveau des mers : au Crétacé moyen et supérieur il était de 200 à 300 mètres supérieur au niveau actuel. En conséquence, la surface des Terres émergées était réduite à 60% environ de la surface actuelle. À relier au document 3a du TP 3 et à vos observations en TP4. Les variations du niveau de la mer au cours de l’histoire de la Terre seront envisagées par la suite. Le Crétacé est marqué par une élévation du niveau des mers : au Crétacé moyen et supérieur il était de 200 à 300 mètres supérieur au niveau actuel. En conséquence, la surface des Terres émergées était réduite à 60% environ de la surface actuelle. À relier au document 3a du TP 3 et à vos observations en TP4. Doc6. La surface des terres émergées. Documents. © Bordas (1, 2a, 2b, 4) ; Belin (5a) ; Hatier (2b, 3) ; Nathan (5b) TS spé 2002. http://lewebpedagogique.com/bouchaud 3
