Thème 2 : Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l`avenir TP
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Thème 2 : Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l’avenir TP 5 : L'évolution des climats anciens On a vu que le climat récent avait subi des variations importantes depuis les 800 000 dernières années. Mais les indices utilisés pour reconstituer les climats récents ne permettent de reconstituer les climats au delà de 1 Ma. Objectif du TP : Comment peut-on reconstituer les paléoclimats à des époques plus anciennes ? Consigne : A partir de l´analyse des documents complétés par vos connaissances, vous reconstituerez les paléoclimats d´une de ces deux époques que vous aurez choisi et proposerez une explication sur l'origine des changements climatiques : le Permo-Carbonifère (sujet 1) et le Crétacé (sujet 2). Documents ressources : Les marqueurs des climats Certaines roches et fossiles témoignent des conditions climatiques de leur formation : - La bauxite (a) est un minerai d'aluminium qui dérivent de sol rouge (appelé aussi latérite) qui se forment lors d’une intense altération continentale en climat tropical ou équatorial, chaud et humide. - Les charbons proviennent de la fossilisation de matière organique végétale. Les grandes forêts à l'origine des charbons se situent principalement dans les zones équatoriales et tropicales en climat tempéré, plutôt humide. - Les évaporites sont des accumulations de sels (halite NaCl et gypse CaSO4) qui précipitent par assèchement d'une étendue d'eau en région désertique aride (chaud et sec). - Les tillites (b) sont des dépôts sédimentaires périglaciaires, formés à partir de glaciers, de moraines consolidées et contenant des galets striés (c), en climat polaire ou tempéré froid. (c) Galets striés (b) Affleurement de tillites - Les coraux sont des animaux coloniaux vivant en symbiose avec des algues. Ils ne peuvent se développer que dans des eaux peu profondes et chaudes (T°C optimale de 26°C). - Les microfossiles de la craie : Foraminifères et surtout Coccolithophoridés sont des microfossiles marins. Il existe une grande diversité d'espèces, certaines ayant des exigences très strictes en termes de température des eaux. Foraminifères Zone climatique de présence de quelques microfossiles - Les moraines et blocs erratiques isolés sont des amas de roches transportées et altérés par le passage d´un glacier. -Le Courant glaciaire : puissant torrent en bordure des calottes glaciaires. Le passage de l'eau et des blocs de glace qu'il transporte laisse des traces profondes dans le paysage. Carbonifère : On remarque qu’à l’époque du carbonifère il y avait principalement comme roches sédimentaires : - des bauxites et les latérites qui se forment par altération continentale (hydrolyse des roches siliceuses) pour se former, aujourd’hui, elles ont besoin d’un climat chaud et humide. - du charbon qui provient d’une accumulation et de transformation des végétaux. Pour que ces transformations aient lieux. - des tillites se forment par accumulation et compaction des produits de l’érosion glaciaire des continents, pour se former aujourd’hui cette roche a besoin de la présence d’une calotte glaciaire ou d'un glacier donc un climat polaire. Ces roches révèlent un climat diversifié sur la surface du globe : Climat tempéré/ tempéré froid et climat tropical : (charbon) - Climat polaire : (tillites) - Climat tropical : (bauxites et latérites) Au vu des contextes favorables pour la présence de ces roches et des endroits géographiques ou on les a retrouvé, on peut conclure qu’à l’époque de Carbonifère, dans l’hémisphère Nord il y faisait une température assez élevée, le climat était tropical. Plus on descend géographiquement, plus les températures baisse, au niveau de l’équateur on suppose un climat tempéré voir un climat tempéré froid et dans l’hémisphère Sud le climat en place était un climat polaire. On a donc un paléoclimat différent selon les lieux géographiques, durant le Carbonifère, mais qui reste globalement froid avec une glaciation (vaste calotte glaciaire) au sud. Le Carbonifère moyen est caractérisé par la formation puis l’érosion d’une vaste chaîne de montagnes, la chaîne hercynienne. Or, les scientifiques ont montré que l’altération des roches consomme du CO2. Ce phénomène très lent mais répété sur 50 Ma a conduit à prélever une quantité considérable de CO2 dans l’atmosphère, ce qui a refroidi le climat. Ceci est d’autant plus important que le Carbonifère est aussi marqué par la formation de charbons dans le contexte du démantèlement de la chaîne hercynienne. Cette formation de combustibles fossiles par piégeage de matière organique a aussi contribué à diminuer le taux de CO2 atmosphérique. Au Crétacé, la faune est très différente de la faune actuelle : les dinosaures dominent le monde et cela dans tous les milieux. La flore dominée par les plantes à fleurs est luxuriante. D’un point de vu sédimentaire : Les roches sédimentaires repérées sur le planisphère sont indicatrices d’un climat chaud. On constate qu’on les trouve non seulement aux basses latitudes mais également près des pôles, ce qui signe un climat au Crétacé globalement plus chaud (22°C en moy) que le climat actuel (17°C). - Les bauxites et les latérites se forment par altération continentale (hydrolyse des roches siliceuses) pour se former, aujourd’hui, elles ont besoin d’un climat tropical chaud et humide. - Le charbon provient d’une accumulation et de transformation des végétaux en climat tropical. Sa formation nécessite une importante biomasse végétale, de l’humidité, un fort ensoleillement végétal propice à la photosynthèse. On trouve du charbon au Groenland, en Sibérie alors qu’au Crétacé la position géographique de ces régions était semblable à l’actuelle. - Les évaporites sont des roches se formant suite à des précipitations d’ion d’une solution saturée en sel. Il faut aujourd’hui une forte évaporation d’un bassin salé pour que cette roche se forme. Besoin donc d’une forte chaleur pour permettre l’évaporation donc d’un climat aride. Au Crétacé il se forme aussi des évaporites non loin du cercle polaire. -la craie est une roche sédimentaire formée par l’accumulation de squelettes de microfossiles marins caractéristiques d’un milieu tropical ce qui permet d’envisager un environnement marin chaud. Toutes ces données sédimentaires sont concordantes et montrent qu’à cette époque la température est assez élevée partout sur le globe. Il est important d’insister sur le fait que cette conclusion s’appuie sur un ensemble des données et non sur une observation isolée dans un endroit précis. On applique le principe de l’actualisme : on peut montrer que des roches qui se forment aujourd’hui dans des zones intertropicales se formaient au Crétacé à de hautes latitudes, parfois même près des pôles. Le climat était donc globalement plus chaud qu’aujourd’hui. D’un point de vue tectonique : Le Crétacé est marqué par une intense activité tectonique (ouverture de l’océan Atlantique) mais aussi par une activité particulièrement intense des points chauds. Toute cette activité volcanique a contribué sur une longue durée à renforcer la teneur atmosphérique en CO2 augmentant l’effet de serre et donc le réchauffement climatique. La paléogéographie au Crétacé est marquée par une surface de terres émergées réduites et par une surface immergée importante, aucune orogenèse majeur n’est observable, les reliefs sont peu marqués => albedo faible => absorption d’une plus grande partie d’énergie => réchauffement.
