cours chapitre 2 thème 2
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Chapitre 2 Les changements climatiques aux plus grandes échelles de temps Problèmes: (1) Comment reconstituer le climat au-delà du dernier million d’années ? (2) Comment expliquer les causes de ces variations climatiques ? I- Des indices du climat passé à partir de certaines roches (TP N°4) 1- Des indices dans des séries sédimentaires : cas des évaporites, moraines et tillites Certaines roches sédimentaires comme les évaporites indiquent un climat aride alors que d’autres comme les tillites ou les moraines indiquent la présence de glacier 2- Des calcaires récifaux indicateurs du climat passé: Fossiles et coraux sont des marqueurs climatiques qui indiquent un climat chaud : Bilan : on peut, par l’étude de ces roches et fossiles, reconstituer l’évolution climatique d’un lieu donné ou reconstituer le climat de toutes les régions du globe pour une époque donnée. → Comment expliquer ces variations climatiques aux grandes échelles de temps ? II- Origines des variations climatiques aux grandes échelles de temps (TD) 1- recherche de la position des continents et des modifications du climat Deux hypothèses: origine pour le climat des différentes régions • Soit un changement climatique global • Soit les régions étudiées (n’étant pas à la même latitude) étaient dans des zones climatiques correspondant à leur situation géographique de l’époque, ce qui revient à dire que les roches trouvées n’indiquent pas un changement climatique → Quelles explications peut-on donner aux variations climatiques globales ? 2-Teneur en CO2 et température mondiale depuis 600 Ma Certaines périodes ont été particulièrement chaude comme le crétacé supérieur (T°moyenne supérieure de 10°C à l’actuel). D’autres ont été particulièrement froides, avec de vastes calottes glacières et/ou banquise aux pôles (cas à la limite Permo-carbonifère et depuis 20 Ma) → Comment expliquer les variations de la teneur en CO2 aux grandes échelles de temps ? III- Variations de la teneur en CO2 et du climat aux grandes échelles de temps géologique: (TP5) 1- influence de l’altération et de l’érosion des roches sur la teneur en CO2 : a- l’altération d’un granite et l’évolution de la teneur en CO2 → Les réactions d’hydrolyse des certains minéraux entraînent la consommation de CO2 donc la teneur en CO2 de l’atmosphère va baisser d’où baisse de l’effet de serre. Ca SiO3 + H2O + 2 CO2 → 2+ Ca + 2 HCO3- + SiO2 Bilan : 2+ Consommation de 2CO2 mais quand altération silicate calcique : Ca + 2HCO3- libérés dans l’eau qui vont finir par précipité avec rejet d’1 CO2 Donc 1 CO2 consommé de manière irréversible lors de l’altération des silicates calciques (roche granitique) Les périodes d’importante érosion/altération continentale comme à la limite Permo-carbonifère (érosion/altération de la chaîne hercynienne) et au Moi-Plio-quaternaire (érosion/altération de la chaîne alpino-himalayenne) sont accompagnées de période de forte baisse du CO2 et donc de la température. ↘ [CO2] atmo donc ↘ effet de serre donc ↘ Température globale b) érosion et précipitation du carbonate de calcium La réaction étant équilibrée, précipitation et dissolution des carbonates se compensent sur quelques millions d’années et la teneur en CO2 atmosphérique est peu influencée par ces processus 2- Le volcanisme des dorsales et la teneur en CO2 : (exemple au crétacé) Forte activité volcanique (X2 par rapport à aujourd’hui) au niveau de la dorsale Nord-Pacifique → Rejet de CO2 (dégazage du manteau) x2 par rapport à l’actuel Altération basalte (pyroxène calcique) océanique = altération qui provoque rejet de CO2 Bilan : Lors des périodes d’intenses activités volcaniques sous-marines au niveau des dorsales, comme au crétacé supérieur, il y a une forte libération de CO2 couplé à une forte altération des basaltes qui rejettent du CO2. Donc au crétacé = forte ↗ [CO2] atmo donc ↗ effet de serre donc ↗Température globale 3- activité volcanique d’un point chaud et évolution du climat : (Trapps du décan -65 Ma) 2 Millions de Km3 produits en 200 000 ans soit 10 km3 / an !! (Au niveau des dorsales actuelles, 3,5 km3/an) 17 Estimation de la quantité de CO2 à la fin du crétacé du fait de ce volcanisme : 2*10 kg de CO2 alors que dans 15 l’atmosphère actuelle, 2,8 *10 kg de CO2, donc 100 fois la teneur actuelle au à la fin du crétacé. Bilan : Des périodes de grandes crises volcaniques aériennes majeures, mais « brèves » comme celle du décan il ya -65Ma, voient se succéder des aérosols volcaniques et la libération de CO2 (effets de courtes durées) et les effets de le l’altération aérienne des silicates calciques des laves (effet de longue durée) Il s’en suit des successions de périodes froides-chaudes-froides pouvant expliquer ne partie les extinctions de masse de la crise K/T Voir doc 2c p134 1- forte épaisseur de gaz et aérosols stratosphériques qui empêche UV de passer donc baisse de la quantité de rayons solaires absorbés = ↘ effet de serre = ↘ T° = période froide 2- libération du CO2 = ↗ [CO2] atmo donc ↗ effet de serre donc ↗T° = période chaude 3- altération des silicates calciques = rejet de CO2 = ↘ [CO2] atmo donc ↘ effet de serre donc ↘T° = période frode Attention : 2+ Si altération basalte en milieu océanique avec des ions mg = altération pyroxène calcique = rejet de CO2 Si altération basalte en milieu aérien = altération silicate calcique = consommation de CO2 Bilan chapitre 2 • Les variations à courtes échelles de temps vues précédemment se superposent à des variations beaucoup plus grande échelle de temps. On retrouve ainsi dans les roches : - des traces de périodes glaciaires - des traces de périodes chaudes - des traces de changements brusques dit climat. • Les mécanismes des variations climatiques aux grandes échelles de temps impliquent des variations importantes dans la teneur en gaz à effet de serre de l'atmosphère (maximum du C02 au Crétacé, minimum au Carbonifère par exemple). Ces variations sont contrôlées en particulier par les processus suivants qui libèrent ou consomment du C02 : - l'altération des silicates calciques de reliefs orogéniques et laves de surfaces consomme du C02. - la précipitation des carbonates libère du C02 et la dissolution des carbonates consomme du CO2. - le piégeage de la matière organique dans les roches stocke du CO2. - le dégazage du manteau par le volcanisme de dorsale libère du C02 dans l'océan et dans l'atmosphère. - l'altération des pyroxènes calciques des basaltes issus du volcanisme de dorsale libère du C02. • Envisager les climats du futur : L'identification des paramètres qui contrôlent le climat de la Terre est essentielle pour construire des modèles climatiques. Les scénarios d’évolution de la température moyenne de la Terre qui, outre la variabilité naturelle du climat, prennent en compte l'impact de l'activité humaine, prévoient un réchauffement de l'ordre de 2 à 5°C au cours du XXIème siècle.
