cours 9 : les roches sédimentaires et le climat

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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

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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 chimique1.

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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 chimique1.

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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 érosion1.

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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 biosphère1.

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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 climat1.

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A quelles lattitudes l’érosion est maximale ?

A. Entre 60 et 90°B. Entre 30 et 60°C. Entre 0 et 30°D. Je ne sais pas

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

Erosion

Altération

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

e) Le rôle du climat1.

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2. L

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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. L

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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. L

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Combien y a t’il de glaciers

A. Un seulB. Au moins 2C. Au moins 3D. Au moins 4E. Je ne sais pas

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. L

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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. L

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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. L

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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. L

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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. L

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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.

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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

Les carbonates et la teneur en CO2La 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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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 CO2L’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.

Du

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

L’altération des silicates calciquesCaSiO3 + 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. D

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Une crise volcanique conduit à

A. Un réchauffementB. Un refroidissementC. Ni l’un, ni l’autreD. D’abord un

réchauffement puis un refroidissement

E. D’abord un refroidissement puis un rechauffement

F. Je ne sais pas

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

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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 CO2Ré

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

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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

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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)

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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