Cours 9 : Interactions géologie - climat

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Cours de géologie en licence première année à l'Université Claude Bernard Lyon 1

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Cours 9 : Interactions géologie - climat

  1. 1. Le climat Partie 2 : Climat et tectonique
  2. 2. Altération/érosion Sédiment Dépôt Roche sédimentaireRoche Transport & sédimentation Diagenèse
  3. 3. a) L’altération chimique Processus qui détruit les composants de la roche et sa structure interne et qui forme de nouveaux minéraux La dégradation météorique des roches comprend 2 processus qui interagissent : la désagrégation mécanique et l’altération chimique L’EAU est l’agent de l’altération 1. Les sédiemnts
  4. 4. a) L’altération chimique L’eau une substance unique Campy & Macaire (2003) – Géologie de la surface, Dunod • Petite taille de la molécule : grande mobilité @nasa pôle négatif pôle positif • Dipôle (bipolarisation électrique)  Liaison avec autres molécules (fort pouvoir dissolvant) • Lessive les continents et conduit les éléments (dissous) vers l’Océan • Densité de l’eau (d=1 à 4°C) : transport, mise en suspension des particules 1. Les sédiemnts
  5. 5. a) L’altération chimique Un exemple d’altération : les granites L’arénisation : mode d’altération du granite en zones tempérées (rôle important de la décomposition chimique) Dercourt et al (2006) – Géologie – Objets, méthodes et modèles, Dunod 1. Les sédiemnts
  6. 6. Désagrégation physique des matériaux Cryoclastie (cycles gel-dégel) Le splash (la pluie) Le ravinement (le courant arrache le fond) b) L’altération physique ou érosion 1. Les sédiemnts
  7. 7. c) Le rôle de la biosphère • Biosphère prélève, redistribue et échange de la matière avec le domaine minéral  protéger l’érosion des sols supports (couvert végétal dense)  une désagrégation et un ameublissement des supports 1. Les sédiemnts
  8. 8. Favorise les réactions chimique = Altération Eau  Glace : 9% de changement de volume (cryoclastie) = Fracturation des roches = Erosion e) Le rôle du climat 1. Les sédiemnts
  9. 9. Erosion Altération Altération chimique (moy. 0.01 mm/y) est 5 fois < érosion mécanique Campy & Macaire (2003) – Géologie de la surface, Dunod e) Le rôle du climat 1. Les sédiemnts
  10. 10. 2. Le transport
  11. 11. a) Transport sans vecteur direct • Mouvements lents et continus • Cycles contraction – décontraction • Pas de rupture Evènements catastrophiques Coulée de boue m/j – m/s ; discontinu Roche fluidifiée Glissements de terrain cm/j – m/j ; discontinu Semelle du glissement Ecroulement Chute en quelques s. Roche cohérente Reptation des sols Pentes 2. Le transport
  12. 12. b) Transport avec vecteur direct Eau, glace, vent L’exemple des transferts fluviatiles • Fonction de la granulométrie des matériaux, sous 3 formes  Charge de fond (>0,5mm : galets, graviers) (traction, saltation, ou roulement)  Suspension (0,5mm – 0,5mm : sables moyens et fins, silts, argiles)  Dissoute (en solution : < 0,5mm : ions ions, colloïdes, microagrégats) 2. Le transport
  13. 13. Flux solide (80%) domine largement le flux dissous (20%) Ex. : Aux Etats-Unis, 90% de la production solide des bassins fluviatiles ne parvient pas aux océans mais reste stockée sur le continent Campy & Macaire (2003) – Géologie de la surface, Dunod c) Bilan des flux de matière 2. Le transport
  14. 14. d) Diagramme d’équilibre entre érosion-transport-sédimentation Diagramme de Hjulström Transport avec vecteur direct (par les courants) • Diagramme d’équilibre, plusieurs domaines : érosion, transport et sédimentation Dercourt et al (2006) – Géologie – Objets, méthodes et modèles, Dunod 2. Le transport
  15. 15. Christophe Guillemot; Hervé Douris Christophe Guillemot; Hervé Douris • Processus conduisant à la formation de sédiments • Dépôt des particules sous la forme de couches ou strates sédimentaires • Un sédiment est constitué de particules ayant subit un certain transport 2. Le transport
  16. 16. 2 facteurs déterminants : • la pente  Tectonique • l’eau  Climat Tectonique Conséquences du cycle d’évolution des roches ?  l’aplanissement des reliefs  transport et sédimentation des particules arrachées 2. Le transport
  17. 17. Campy & Macaire (2003) – Géologie de la surface, Dunod • Les zones de production > 500 t/km²/an (SE Asie, Am. S.) • Les zones les moins productrices < 10 t/km²/an : boucliers arctiques, régions semi-arides (NE Brésil, Est USA et du Chili) Bonne transport sédimentaire/ l’altitude moyenne des continents 2. Le transport
  18. 18. La sédimentation océanique : fraction détritique http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque 4. Le dépôt sédimentaire
  19. 19. La sédimentation océanique : fraction biogène La fraction biogène http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque 4. Le dépôt sédimentaire
  20. 20. 5. Des sédiments à la roche La diagenèse • Processus chimiques et mécaniques qui affectent un sédiment après son dépôt Dercourt et al (2006) – Géologie – Objets, méthodes et modèles, Dunod
  21. 21. Les carbonates et la teneur en CO2 La précipitation des carbonates… + + 2HCO3 Ca2 -  CaCO3 + CO2 + H2O …libère du CO2 Jérôme Gaillardet http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/FormationENS/Marseille-sept00/TD-cycleC/TDcycleC.htm# 6. Du sédiment au climat
  22. 22. Les carbonates et la teneur en CO2 L’altération des carbonates CaCO3 + CO2 + H2O  Ca2+ + 2HCO3 - …consomme du CO2 de manière faible Jérôme Gaillardet http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/FormationENS/Marseille-sept00/TD-cycleC/TDcycleC.htm# • Réaction inverse de celle précipitation du carbonate océanique • À l'échelle géologique (plusieurs centaines de milliers d'années), la réaction d'altération des calcaires ne sert à rien pour la régulation du CO2 atmosphérique 6. Du sédiment au climat
  23. 23. Les silicates et la teneur en CO2 L’altération des silicates calciques CaSiO3 + 2CO2 + H2O <=> SiO2 + Ca2 + + 2HCO3 - …consomme du CO2 de manière importante  mécanisme capable à long terme de pomper efficacement du CO2 atmosphérique et précipité d’importantes quantités de calcaires dans les océans Jérôme Gaillardet http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/FormationENS/Marseille-sept00/TD-cycleC/TDcycleC.htm# 6. Du sédiment au climat
  24. 24. Les variations de la teneur en CO2 La tectonique est-elle responsable des glaciations ? Périodes de chute drastique Estimation de la teneur en CO2 au cours du temps Orogenèse hercynienne T° et CO2 Orogenèse alpine Orogenèse hercynienne 310-300Ma Une orogenèse ? altération (physique et chimique) des reliefs (dont silicates) consommation de dioxyde de carbone atmosphérique jan.ucc.nau.edu/~rcb7/Pennsylvanian.html Rétrocontrôle positif 6. Du sédiment au climat
  25. 25. Les variations de la teneur en CO2 La tectonique est-elle responsable des glaciations ? Snowball earthTuzo-Wilson-1999 pas de mécanisme régulateur de la teneur en CO2 Rétrocontrôle positif Jérôme Gaillardet http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/FormationENS/Marseille-sept00/TD-cycleC/TDcycleC.htm# 6. Du sédiment au climat
  26. 26. 6. Du sédiment au climat
  27. 27. 6. Du sédiment au climat
  28. 28. Les variations de la teneur en CO2 La tectonique est-elle responsable des glaciations ? Périodes chaudes Dislocation de la Pangée Forte production de croûte océanique 6. Du sédiment au climat
  29. 29. Les variations de la teneur en CO2 La tectonique est-elle responsable des glaciations ? Rétrocontrôle Une Terre thermostatée ? négative Périodes chaudes Dislocation de la Pangée (éruption volcanique) Jérôme Gaillardet http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/FormationENS/Marseille-sept00/TD-cycleC/TDcycleC.htm# T° Altération chimique 6. Du sédiment au climat
  30. 30. Ce qu’il faut retenir… • Le cycle d’évolution des roches • Les différents processus d’altération et de transport • Les différents types de sédiments océaniques (?) • Comment passer d’un sédiment à une roche (diagenèse) • Comment la formation ou l’altération des roche peut modifier le climat

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