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

1. Le climat
Partie 2 : Climat et tectonique

3. Altération/érosion
Sédiment
Dépôt
Roche
sédimentaireRoche
Transport &
sédimentation
Diagenèse

4. 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

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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

9. 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

10. 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

11. 2. Le transport

12. 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

13. 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

14. 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

15. 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

17. 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

18. 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

19. 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

20. La sédimentation océanique : fraction détritique
http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque
4. Le dépôt sédimentaire

21. La sédimentation océanique : fraction biogène
La fraction biogène
http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque
4. Le dépôt sédimentaire

22. 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

23. 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

24. 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

25. 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

26. 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

27. 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

28. 6. Du sédiment au climat

29. 6. Du sédiment au climat

30. 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

31. 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

33. 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