Chapitre 8 - cours L1 Université Lyon 1

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De la roche au sédiment, du sédiment au climat Objectif : Comprendre comment se forme une roche sédimentaire et comment celle-ci évolue au cours du temps

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Cours sur le climat - Géosciences L1

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De la roche au sédiment, du sédiment au climatObjectif : Comprendre comment se forme une roche sédimentaire et comment celle-ci évolue au cours du temps

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Comment former ce canyon de A à Z ?

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Processus qui détruit les composants de la roche et sa structure interne et qui forme de nouveaux minéraux

LL ’’EAU est lEAU est l’’agent de lagent de l’’altérationaltération

a) L’altération chimique

La dégradation météorique des roches comprend 2 processus qui interagissent : la désagrégation mécanique et l’altération chimique

1.

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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

a) L’altération chimique

1.

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Un exemple d’altération : les granites

Dercourt et al (2006) – Géologie – Objets, méthodes et modèles, Dunod

L’arénisation : mode d’altération du granite en zones tempérées (rôle important de la décomposition chimique)

a) L’altération chimique

1.

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Désagrégation physique des matériaux

Cryoclastie (cycles gel-dégel)Cryoclastie (cycles gel-dégel)

Le splash (la pluie)Le splash (la pluie)

Le ravinement (le Le ravinement (le courant arrache le courant arrache le

fond)fond)

b) L’altération physique ou érosion

1.

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• Biosphère prélève, redistribue et échange de la matière avec le domaine minéral

une désagrégation et un ameublissement des supports

protéger l’érosion des sols supports (couvert végétal dense)

c) Le rôle de la biosphère

1.

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Quel climat favorise le plus la production de sédiments ?

A. DésertiqueB. PolaireC. TropicalD. Tempéré

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Favorise les réactions Favorise les réactions chimique chimique

= Altération= Altération

Eau Eau Glace : 9% de Glace : 9% de changement de volume changement de volume

(cryoclastie)(cryoclastie)= Fracturation des roches= Fracturation des roches

= Erosion= Erosion

e) Le rôle du climat

1.

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Quel climat favorise le plus la production de sédiments ?

A. DésertiqueB. PolaireC. TropicalD. Tempéré

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Campy & Macaire (2003) – Géologie de la surface, Dunod

ErosionErosion

AltérationAltération

Altération chimique (moy. 0.01 mm/y) est 5 fois < érosion mécanique

e) Le rôle du climat

1.

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a) Transport sans vecteur direct

Evènements catastrophiques

Glissements de terraincm/j – m/j ; discontinuSemelle du glissement

Coulée de bouem/j – m/s ; discontinu

Roche fluidifiée

EcroulementChute en quelques s.Roche cohérente

• Mouvements lents et continus• Cycles contraction – décontraction• Pas de rupture

Reptation des sols

Pentes

2.

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Eau, glace, vent

L ’exemple des transferts fluviatiles

• Fonction de la granulométrie Fonction de la granulométrie des matériaux, sous 3 formesdes matériaux, sous 3 formes

Charge de fond (>0,5mm : galets, graviers) (traction, saltation, ou roulement)

Suspension (0,5mm – 0,5m : sables moyens et fins, silts, argiles)

Dissoute (en solution : < 0,5m : ions ions, colloïdes, microagrégats)

b) Transport avec vecteur direct

2.

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Campy & Macaire (2003) – Géologie de la surface, Dunod

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

c) Bilan des flux de matière

2.

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Dercourt et al (2006) – Géologie – Objets, méthodes et modèles, Dunod

Transport avec vecteur direct (par les courants)

Diagramme de Hjulström

• Diagramme d’équilibre, plusieurs domaines : érosion, transport et sédimentation

d) Diagramme d’équilibre entre érosion-transport-sédimentation

2.

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Si le courant est faible, les sédiments suivants peuvent être déposés

A. Les galetsB. Les graviersC. Les sablesD. Les argilesE. AucunF. Tous

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• Dépôt des particules sous la forme de couches ou strates sédimentaires

Christophe Guillemot; Hervé Douris

Christophe Guillemot; Hervé Douris

• Processus conduisant à la formation de sédiments

• Un sédiment est constitué de particules ayant subit un certain transport

2.

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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.

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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.

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La sédimentation océanique : fraction détritique

http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque

4.

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La fraction biogène

http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque

La sédimentation océanique : fraction biogène 4.

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5.

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• Processus chimiques et mécaniques qui affectent un sédiment après son dépôt

La diagenèse

Dercourt et al (2006) – Géologie – Objets, méthodes et modèles, Dunod

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Les carbonates et la teneur en CO2

La précipitation des carbonates…

Ca2+ + 2HCO3

- CaCO3 + CO2 + H2O

Jérôme Gaillardet http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/FormationENS/Marseille-sept00/TD-cycleC/TDcycleC.htm#

…libère du CO2

6.

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Jérôme Gaillardet http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/FormationENS/Marseille-sept00/TD-cycleC/TDcycleC.htm#

CaCO3 + CO2 + H2O Ca2+ + 2HCO3-

…consomme du CO2 de manière faible

Les carbonates et la teneur en CO2

L’altération des carbonates

• 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 atmosphérique6

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Jérôme Gaillardet http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/FormationENS/Marseille-sept00/TD-cycleC/TDcycleC.htm#

L ’altération des silicates calciques

CaSiO3 + 2CO2 + H2O <=> SiO2 + Ca2+ + 2HCO3

-

…consomme du CO2 de manière importante

Les silicates et la teneur en CO2

mécanisme capable à long terme de pomper efficacement du CO2 atmosphérique et précipité d’importantes quantités de calcaires dans les océans

6.

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La tectonique est-elle responsable des glaciations ?

Les variations de la teneur en CO2

Estimation de la teneur en CO2 au cours du temps

Orogenèse hercynienne

Périodes de chute drastique T° et CO2

Orogenèse alpine

Une orogenèse ?

altération (physique et chimique) des reliefs (dont silicates)

consommation de dioxyde de carbone atmosphérique

310-300Ma

jan.ucc.nau.edu/~rcb7/Pennsylvanian.html

Orogenèse hercynienn

e

Rétr

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trôle

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6.

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Snowball earthTuzo-Wilson-1999

pas de mécanisme régulateur de la teneur en CO2

La tectonique est-elle responsable des glaciations ?

Les variations de la teneur en CO2

Rétr

ocon

trôle

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Jérôme Gaillardet http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/FormationENS/Marseille-sept00/TD-cycleC/TDcycleC.htm#

6.

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Dislocation de la Pangée

La tectonique est-elle responsable des glaciations ?

Les variations de la teneur en CO2

Périodes chaudes

Forte production de

croûte océanique

6.

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Rét

roco

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Une Terre thermostatée ?

La tectonique est-elle responsable des glaciations ?

Les variations de la teneur en CO2

Dislocation de la Pangée

Périodes chaudes

Jérôme Gaillardet http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/FormationENS/Marseille-sept00/TD-cycleC/TDcycleC.htm#

Altération chimiqueT°

(éruption volcanique)

6.

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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