Les enregistrements géologiques des variations climatiques-diapo correction

P R E P A R A T I O N C A P E S S . V . T

U N I V E R S I T E D E B O U R G O G N E

C O R R E C T I O N D U S U J E T D U 4 / 1 1 / 0 9

T . B R I S S A I R E

Les enregistrements géologiques des variations climatiquesPaléoclimatologie et prévision des climats futurs

Introduction

Louis Agassiz (1807-1873)

Thème 1 : Les témoins d’une glaciation paléozoïque

Document 1A : Plancher glaciaire strié (Formation Glaciaire de la Kombélé [RCA])

Thème 1 : Les témoins d’une glaciation paléozoïque

Document 1B : Roches moutonnées (Formation Glaciaire de la Kombélé –RCA)

Thème 1 : Les témoins d’une glaciation paléozoïque

Document 1C : Fractures en gradins (Région de Hodh –Mauritanie)

Thème 1 : Les témoins d’une glaciation paléozoïque

Document 2A : Tillite de fond à galets polyédriques (Formation Glaciaire de la Mambéré –RCA)

Thème 1 : Les témoins d’une glaciation paléozoïque

Document 2B : Tillite d’écoulement (galets noyés dans une matrice gréseuse) (Formation Glaciaire de la Kombélé – RCA)

Thème 1 : Les témoins d’une glaciation paléozoïque

Document 3A : Dépôts proglaciaires en milieu fluviatile. Faciès gréseux à litage oblique s’agençant en une succession de structures en auge ravinante. Formation Glaciaire de la Kombélé (RCA)

Thème 1 : Les témoins d’une glaciation paléozoïque

Grès fluviatile à stratification oblique (Eocène)

http://www2.ulg.ac.be

/geolsed/introsedim/introsedim.htm

Thème 1 : Les témoins d’une glaciation paléozoïque

Document 3B : Rythmite formée par une alternance de lits millimétriques sableux (blancs) et silteux (ocres à rougeâtres) (Formation Glaciaire de la Mambéré – RCA)

Thème 1 : Les témoins d’une glaciation paléozoïque

Document 3C : Grain arrondi mat –observation au MEB (Formation Glaciaire de la Mambéré – RCA)

Thème 1 : Les témoins d’une glaciation paléozoïque

Document 4 : Cadre géologique du secteur méridional de la Formation Glaciaire de Mambéré (d’après CENSIER, 1992)

Document 5 : Coupe lithostratigraphique de la Formation Glaciaire de la Mambéré dans la Lamba (bassin de la Lopo) (d’après CENSIER, 1992)

Thème 1 : Les témoins d’une glaciation paléozoïque

Dépôt glaciogènique : Avancée

Dépôt glaciogènique : Avancée

Dépôt glaciaires de remaniement : Retrait

Thème 2 : Le climat au Crétacé (145,5 ± 4 à 65,5 ± 0,3 Ma )

Document 6 : Reconstitution paléogéographique du Crétacé (Frakes, 1979).

Thème 2 : Le climat au Crétacé (145,5 ± 4 à 65,5 ± 0,3 Ma )

Indices climatiques Interprétations

Coraux Les coraux se trouvent généralement dans les mers chaudes (soit entre 22 et 28 °C - en dessous de 18 degrés C ils meurent).

Charbon Indique un climat humide et chaud.

Phosphorites Interprétation plus difficile mais globalement climat

chaud.

Bauxites Formées par altération continentale en climat chaud et humide

Silice impure Si le Crétacé est l'époque de la craie c'est aussi celle

des silex, la roche de silice par excellence. La croûte

continentale hercynienne porte une végétation

luxuriante. C'est une grande partie des terres qui est

alors soumise au climat chaud et humide. Des sols

rouges d'altération se sont établis, au sein desquels

est produite la kaolinite. Un bon drainage, favorise

l'altération et entraîne le silicium dissous. Les océans,

reçoivent d'énormes quantités de silice. Les

diatomées n'existaient pas avant le Crétacé inférieur.

(http://www.futura-sciences.com/)

Thème 2 : Le climat au Crétacé (145,5 ± 4 à 65,5 ± 0,3 Ma )

Espèce Age Indice Stomatique

(SI : Stomatal Index)

Gingko biloba 1998 9,3

G. coriacea Crétacé ancien 3,4

G. huttoni Jurassique moyen 5,5

G. yimaensis Jurassique moyen ancien 2,6

G. obrutschewii Jurassique ancien 6,7

Document 7 A : Relation pCO2 - indice stomatique obtenue à partir de feuilles de Gingko élevés en conditions contrôlées sous des pCO2 fixées et de feuilles provenant d'herbiers remontant jusqu'à 1888. (d’après G. J. Retallack, 2001)

Document 7 B : Caractéristiques stomatiques de feuilles d'individus du genre Gingko d'âges différents.

Thème 2 : Le climat au Crétacé (145,5 ± 4 à 65,5 ± 0,3 Ma )

- Les premiers représentants du Genre Ginkgo remontent au Permien. Cette espèce est donc particulièrement intéressante pour étudier l’évolution de la densité stomatique sur de grande échelle de temps.

Critiques :- Validité du principe d’actualisme ? Le genre Ginkgo a évolué, même si sa morphologie générale et son cycle de vie semblent avoir peu changé. La relation actuelle densité stomatique – pCO2 obtenu sur l’espèce actuelle pourrait être différente de celles des espèces passées.- Les relations obtenues correspondent à une gamme de valeurs de pCO2 relativement étroite. Ces relations restent-elle valables pour des pCO2 beaucoup plus élevées qu’actuellement (10 fois plus grandes par exemple) ?

Les pCO2 du Crétacé atteignent plus de vingt fois la valeur actuelle.Explication ?

Thème 2 : Le climat au Crétacé (145,5 ± 4 à 65,5 ± 0,3 Ma )

Document 8 : Composition isotopique du strontium contenu dans les carbonates marins (sédiments marins) depuis 400 Ma (d’après RUDDIMAN, 2000)

Document 9 : Reconstruction du niveau marin global (eustatique) pour le Phanérozoïque (Hallam&al, 1983) et Exxon corporation (Haq et al. 1987, Ross & Ross 1987, Ross & Ross 1988)

Thème 2 : Le climat au Crétacé (145,5 ± 4 à 65,5 ± 0,3 Ma )

Document complémentaire : Taux de CO2

dans l’eau en fonction de la température.

Thème 2 : Le climat au Crétacé (145,5 ± 4 à 65,5 ± 0,3 Ma )

Thème 2 : Le climat au Crétacé (145,5 ± 4 à 65,5 ± 0,3 Ma )

Thème 3 : Les fluctuations climatiques et leurs enregistrements au Quaternaire

Document 10 : Courbes du d18O dans la glace et composition en CO2

des bulles d’air à Vostok(Antarctique).

Thème 3 : Les fluctuations climatiques et leurs enregistrements au Quaternaire

SMOW (moyenne théorique des océans actuels)1H / 2H (deutérium)H

SMOW ("Standard Mean Ocean Water") ou PDB16O / 18OO

Réch - Rstd

Rstd

d = _______________ x 1000

Standard internationalIsotopes

([18O/16O]éch – [18O/16O]std

[18O/16O]std

d18O = ____________________ x 1000

Thème 3 : Les fluctuations climatiques et leurs enregistrements au Quaternaire

FRACTIONNEMENT ISOTOPIQUE DANS LE CYCLE DE L ’EAU

Thème 3 : Les fluctuations climatiques et leurs enregistrements au Quaternaire

EXCENTRICITE

OBLIQUITE

PRECESSION AXIALE

Thème 3 : Les fluctuations climatiques et leurs enregistrements au Quaternaire

Document 11 : Courbe du d18O des foraminifères benthiques du Pacifique et courbe des températures en Antarctique.

Thème 3 : Les fluctuations climatiques et leurs enregistrements au Quaternaire

Standard : PDB

Thème 3 : Les fluctuations climatiques et leurs enregistrements au Quaternaire

Une relation entre a été établie expérimentalement sur des coquilles de

gastropodes élevés en laboratoire :

T(°C)= 16,9-4,2x(dc-de) + 0,13x(dc-de)2

Où T est la température de l’eau, dc représente le d18O des carbonates et

de le d18O de l'eau de mer au moment de la précipitation.

On utilise des foraminifères benthiques car au fond de l’océan, la température est peu variable (en première approximation). Dans la relation fournie sur le Document 11, si la température T reste constante (Température du fond), alors la différence dc-de doit l'être aussi.

Les variations de dc que l'on mesure dans les carbonates sont alors égales à celles de de (différence dc-de constante). Les variations du d18O de ces foraminifères le long d'une carotte de sédiment (dc) sont égales aux variations de la composition isotopique de l'eau de mer (de), dues aux variations de volume des calottes glaciaires (et donc reliées au niveau de la mer).

Thème 3 : Les fluctuations climatiques et leurs enregistrements au Quaternaire

Les variations du dc des foraminifères planctoniques sont dues à la fois à celles de la température T et celles du de de l'eau de mer. Les variations de de étant connues par l'analyse des variations de d18O des foraminifères benthiques, on peut alors estimer grâce aux variations du dc des foraminifères planctoniques les variations de la température T de la surface de la mer.

Thème 3 : Les fluctuations climatiques et leurs enregistrements au Quaternaire

Document 12A et 12B

Thème 4 : Homme et variations climatiques

CHAUD ET ARIDE

CHAUD ET HUMIDE

Document 13A : Enregistrement composite du changement environnemental entre le lit I et la partie inférieur du lit II, Gorge de l’Olduvai (Tanzanie), approximativement vers -1,85 Ma à -1,75Ma, basé sur l’interprétation des données sédimentaires, minéralogiques, palynologiques, isotopiques et fauniques. (D’après Potts, 1998)

Thème 4 : Homme et variations climatiques

Document 13B : Photographie de KNM-WT-15000, Homo ergaster.

Thème 4 : Homme et variations climatiques

Document 14 : Diagramme pollinique simplifié des sédiments lacustres de la région de Lourdes (d’après Reille et Andrieu, 1995).

Thème 4 : Homme et variations climatiques

Conclusion

Document 15 : Forçage radiatif moyen (FR) à l’échelle du globe en 2005 (d’après GIEC, 2007).

Conclusion