Bilan TP6 : Le climat au Permo-Carbonifère (- 320 à – 280 Ma)

1- Les indices du climat régnant au Permo-Carbonifère :

- les indices sédimentologiques :La carte de répartition des roches sédimentaires indique la présence de tillites dans les hautes latitudes de l'hémisphère nord et de l'hémisphère sud, la présence de charbons dans l'hémisphère nord et sud (hautes latitudes) et dans les zones équatoriales et tropicales des deux hémisphères, la présence de bauxite et latérites dans les zones tropicales des deux hémisphères, la présence d'évaporites dans les zones tropicales des deux hémisphères.Or le tableau de conditions des roches sédimentaires permet de préciser le climat régnant au Permo-Carbonifère :

- les tillites indiquent la présence d'une importante calotte glaciaire situé dans l'hémisphère Sud. La carte de répartition actuelle et la carte de la paléogéographie au Permo-Carbonifère, indiquent la présence d'une masse continentale importante (Amérique du sud, Inde, Afrique, Australie actuelles) au sud responsable de la formation d'une calotte glaciaire. L'absence de masse continentale au nord explique l'absence de calotte glaciaire dans cet hémisphère. La présence de cette calotte glaciaire (étendue jusqu'à 40° de latitude) indique un climat polaire caractéristique du Permo-Carbonifère.

- les charbons et le pétrole se forment dans des conditions climatiques tempérés à tropicales. Leur présence dans les zones tropicales indiquent un climat chaud et humide dans les zones de basse latitude.

- les bauxites et les latérites se forment dans des conditions climatiques tropicales, ce qui confirme un climat tropical dans les basses latitudes du globe.

- les évaporites se forment dans des conditions arides, indiquant la présence d'un climat chaud et sec.

Globalement, le climat au Permo-Carbonifère est de type polaire dans les hautes latitudes et d'un climat tempéré à tropical dans les latitudes basses. La présence d'une calotte glaciaire importante montre que cette période est une période froide.

- les indices paléontologiques :

Le document vidéo et la représentation du paysage au Carbonifère montre la présence de forêt luxuriante avec une faune et une flore dont les représentants actuels (Fougères, insectes) sont de plus petite taille. Les fougères arborescentes de type Lepidodendron, et les traces fossiles associées retrouvées dans des vaines de charbon précisent la présence d'une forêt de tropical responsable de la formation de charbons.Ces forêts sont des marqueurs de climat tropical, chaud et humide.

Les grands gisements de charbon observables sur la carte de répartition actuelle des bassins houillers montrent que les continents se sont déplcés vers le Nord (Les bassins houillers de la France se sont formées à cette époque alors que la France se trouvait à une paléolatitude de 5°S environ).

2- Le taux de CO2 au Permo-Carbonifère :

La teneur en CO2 atmosphérique est déterminée par l'indice stomatique, défini comme le rapport entre le nombre de stomates et le nombre de cellules épidermiques des feuilles d'arbres actuels ou fossiles.Malgré les incertitudes importantes, on estime que la période du Permo-Carbonifère est marquée par une concentration atmosphérique faible de CO2.Le CO2 est un gaz à effet de serre, sa faible concentration atmosphérique estimée à cette période (modèle de Berner, page 150) explique en partie la diminution globale de température, expliquant le climat polaire et la présence d'une calotte glaciaire importante.

3- Les mécanismes expliquant ce climat :

Le faible taux atmosphérique de CO2 au Permo-Carbonifère tend à montrer que les flux entrants atmosphériques sont plus faibles que les flux sortants atmosphériques. Différents processus contrôlent la teneur atmosphérique en CO2 à l'échelle des temps géologiques :

- le volcanisme émet du CO2 en provenance du manteau terrestre. Le document sur les émissions volcaniques de CO2

indique que le Permo-Carbonifère n'est pas une période de forte activité volcanique donc de forte émission de CO2.

- la fossilisation de la matière organique piège du carbone préalablement soustrait à l'atmosphère par la photosynthèse. La formation de charbons et de pétrole, le piégeage du carbone organique est important, ce qui fait baisser le taux de CO2 atmosphérique.

La courbe indiquant l'évolution du piégeage du carbone organique au cours du temps montre que le Permo-Carbonifère est une période de piégeage du carbone très importante, donc c'est une cause très importante de la baisse du taux de CO2 atmosphérique.

- la carte de la paléogéographie du Permo-Carbonifère montre la présence d'une chaîne de montagne, appelée chaîne hercynienne. Or les équations bilan de l'altération chimique des minéraux silicatées montre que ce phénomène consomme du dioxyde de carbone. L'altération chimique des minéraux des roches silicatées des continents constitue un puits de carbone.

La présence d'une chaîne de montagne au Permo-Carbonifère s'accompagne, sous un climat chaud et humide (au regard de sa position) d'une forte altération chimique et donc d'une forte consommation de CO2, expliquant en partie le faible taux atmosphérique de ce gaz à cette période.en CO2 par la respiration. La formation de charbon empêche la restitution du CO2 à l’atmosphère ce qui fait baisser sa concentration. Ce piégeage de CO2 est maximum pendant le Carbonifère.

Ces deux derniers phénomènes concourent à faire baisser le taux de CO2 atmosphérique, d’où une baisse de l’effet de serre et un refroidissement du climat. Le regroupement autour du pôle sud des continents favorise la formation d’une calotte glaciaire, qui va amplifier ce refroidissement (en effet la présence d'une masse glaciaire importante augmente l'albédo global de la Terre, ce qui amplifie son refroidissement).

La température du globe est de 12°C.

Schéma bilan possiblePermo-Carbonifère

Formation d’une chaîne de montagne

+ d’altération chimique

+ de piégeage du CO2 dans les combustibles fossiles

- de CO2 atmosphérique

Baisse de la température, glaciation et climat polaire