Cours 9 : Interactions géologie - climat

Le climatPartie 2 : Climat et tectonique

Sédiment

Dépôt sédimentaireRoche

Roche

Altération/érosion

Transport & sédimentation

Diagenèse

Processus qui détruit les composants de la roche et

sa structure interne et qui forme de nouveaux

minéraux

L’EAU est l’agent de l’altération

a) L’altération chimique

La dégradation météorique des roches comprend 2

processus qui interagissent : la désagrégation

mécanique et l’altération chimique

1. L

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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


1. L

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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)


1. L

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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

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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

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Favorise les réactions chimique

= Altération

Eau Glace : 9% de changement

de volume (cryoclastie)

= Fracturation des roches

= Erosion

e) Le rôle du climat

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Erosion

Altération

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

e) Le rôle du climat

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2.

Le t

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a) Transport sans vecteur direct

Evènements catastrophiques

Glissements de terrain

cm/j – m/j ; discontinu

Semelle du glissement

Coulée de boue

m/j – m/s ; discontinu

Roche fluidifiée

Ecroulement

Chute 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 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)

b) Transport avec vecteur direct

2.

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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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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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• 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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• 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. L

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La fraction biogène

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

La sédimentation océanique : fraction biogène 4. L

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5.

De

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

La diagenèse


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. D

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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 atmosphérique

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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 atmosphériqueet précipité d’importantes quantités de calcaires dans les océans

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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 hercynienne

Ré

tro

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

Snowball earthTuzo-Wilson-1999

pas de mécanisme régulateur de la teneur en CO2



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Dislocation de la Pangée



Périodes chaudes

Forte production de croûte océanique

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Rét

roco

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ôle

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Une Terre thermostatée ?



Dislocation de la Pangée

Périodes chaudes


Altération chimiqueT°

(éruption volcanique)

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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

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