Vendredi 15 mai 2020 Terminale S SVT 10-12h

Correction du travail donné à la dernière séance :

Remplir le tableau à l’aide des documents du livre page 138, 139

	Type de roche	Localisation sur la carte du crétacé	Formation de ces roches	Climat associé
Bauxites	Sédimentaire, minerai d’aluminium	Latitudes 60° à équateur	Lessivage + Oxydation d’éléments Al et Fe non solubles, donc non hydrolysés	Climat tropical avec alternance de saisons sèches et très humides
Evaporites Exemples :Gypse, halite, sylvinite	sédimentaire	Latitudes -50 à +50	Evaporation de l’eau de mer: saturation et précipitation de sels	Climat très aride
charbons	Sédimentaire carbonée	Toutes les latitudes	Importante biomasse végétale puis enfouissement puis carbonification	Tropical ou tempéré et tempéré froid

Le principe de l’actualisme est une théorie qui considère que les phénomènes géologiques actuels étaient également valables dans le passé.

Des roches sédimentaires datées en grande quantité au crétacé ont été retrouvées : les bauxites, les évaporites et le charbon. Ce sont des roches qui aujourd’hui se forment dans des conditions climatiques particulières. D’après le principe de l’actualisme, le climat au crétacé aurait été particulièrement chaud.

L’indice stomatique des feuilles du Ginkgo biloba permet de déterminer le taux de CO2 atmosphérique. Au crétacé, cet indice stomatique était faible donc le taux de CO2 atmosphérique était élevé, soit 1.3 fois plus important qu’aujourd’hui.

http://www.scotese.com/climate.htm

Comparaison cartographique de la répartition mondiale de différents types de roches sédimentaires actuellement formées dans des conditions climatiques spécifiques (tillites, charbon, argiles rouges et blanches, évaporites…) à différentes époques géologiques

Le climat au Crétacé était beaucoup plus chaud qu’aujourd’hui.

Remarques à lire :

Les réactions de précipitation-dissolution des carbonates telles que vous les écrivez s'équilibrent aux échelles de temps brèves ; le bilan est nul et cela n'influe pas sur le taux de CO₂ atmosphérique. Les variations aux grandes échelles de temps (comme la baisse globale du CO₂ depuis 4,5 milliards d'années, la baisse du CO₂ au Carbonifère ou depuis le début du Tertiaire, la hausse au Crétacé...) sont dues aux variations relatives de l'altération continentale (qui pompe du CO₂) et du volcanisme (qui en fournit). Au cours de l'histoire de la Terre, la fabrication de calcaire (en surface, suite à l'altération des silicates calciques) a été globalement légèrement supérieure à sa destruction en profondeur (par métamorphisme et subduction). Au cours des temps géologiques, le CO₂ atmosphérique a donc baissé, d'un facteur 100 000 à peu près.

Précipitation et altération des carbonates à l'échelle humaine

Lorsqu'on on travaille à un instant donné, aujourd'hui par exemple, on écrit l'équation :

CaCO₃ + CO₂ + H₂O ⇄ 2 HCO₃ ^- + Ca²⁺

Cela veut dire, par exemple, que l'eau de pluie absorbe du CO₂ atmosphérique, que cette pluie chargée de CO₂ attaque le calcaire, qui se trouve ainsi transformé en HCO₃ ^- et Ca²⁺. Il y a donc prélèvement de CO₂ dans l'atmosphère, qui se trouve alors transféré vers l'hydrosphère.

Cela veut dire, dans l'autre sens, que lorsqu'un corail fabrique son test, il prélève 2 moles de HCO₃ ^- de l'hydrosphère, pour donner une mole de CaCO₃ et une mole CO₂. Ce CO₂ est dans ce cas précis utilisé par une algue symbiotique, et sa libération dans l'atmosphère est différée jusqu'à la mort de l'algue.

Précipitation des carbonates et piégeage du CO₂ à l'échelle du millier ou du million d'années

À l'échelle du millier ou du million d'années, ces deux réactions s'équilibrent. Si pour une cause x ou y, un sens est favorisé, par exemple libération de CO₂ à cause de la précipitation de calcaire, le CO₂ augmentera, ce qui favorisera la dissolution des carbonates, et donc le transfert de CO₂ de l'atmosphère vers l'hydrosphère. À l'échelle du millier ou du million d'années, le bilan de tout cela est nul, et ne change pas la teneur en CO₂ atmosphérique.

Précipitation des carbonates à l'échelle de plusieurs dizaines de millions d'années

Tous les raisonnements précédents se font donc avec une quantité de CaCO₃ et de Ca²⁺ constante. Et c'est là que le bât blesse...

En effet, la quantité de CaCO₃ et de Ca²⁺ n'est pas constante. L'altération des silicates calciques (contenant du Ca²⁺) par une eau chargée en CO₂ est un phénomène très lent qui pompe du CO₂ de l'atmosphère pour le transformer en CaCO₃ :

• Étape 1 : dissolution du CO₂ 2H₂O + 2CO₂⇄ 2 H₂CO₃⇄ 2H⁺ + 2 HCO₃^-

• Étape 2 : altération des silicates calciques
2H⁺ + 2 HCO₃ ^- + CaSiO₃ → SiO₂ + H₂O + 2HCO₃ ^- + Ca²⁺ Pour simplifier, on écrit les équations avec le plus simple des silicates calciques, CaSiO₃ (la wollastonite). Ces deux étapes prélèvent donc du CO₂ atmosphérique (2 molécules de CO₂ pour 1 atome de Ca) et le transforment en HCO₃ ^- dissous.

• Étape 3 : transferts de ces substances dissoutes vers la mer.

• Étape 4 : dans un milieu de sédimentation :
Ca²⁺ et HCO₃ ^- vont alors suivre le destin normal de ces ions :
SiO₂ + 2HCO₃ ^- + Ca²⁺ ⇄ CaCO₃ + H₂O + CO₂ + SiO₂ À la silice près qui n'intervient pas, cette étape 4 est identique à la classique équation des carbonates, et 2 HCO₃ ^- dissous sont transformés en 1 CaCO₃ et 1 CO₂ atmosphérique ; mais ces 2 HCO₃ ^- proviennent de 2 CO₂ et n'en redonnent qu'un seul !

La somme de tout cela, c'est :

2CO₂ + 2H₂O + CaSiO₃ → 2H₂O + SiO₂ + CaCO₃ + CO₂

Il y avait 2 CO₂ au départ et il en reste un seul à l'arrivée... Parce qu'il y a eu apport de calcium nouveau, un CO₂ de l'atmosphère a été prélevé et il est devenu CaCO₃. Dans toutes ces équations, il y a partout ⇄, sauf à un endroit où il n'y a que →. C'est pour cela que globalement, la somme de ces réactions ne va que dans un sens (→).

Ensuite, ce CaCO₃ sera pris dans le cycle classique de la dissolution des carbonates, dont le bilan est nul sur quelques milliers à millions d'années.

Dans la nature, les plus courants des silicates calciques ne sont pas la wollastonite, mais le plagioclase calcique, les pyroxène et les amphiboles… L'équation bilan avec le plagioclase peut alors s'écrire : 2 Al₂SiO₈Ca + 2 CO₂ + 4 H₂O à 2 CaCO₃ + Si₄O₁₀Al₄(OH)₈ (kaolinite). L'altération des granites et de ses plagioclases fabrique donc des chaos granitiques, de l'arène, des argiles mais le plus important, à l'échelle de la planète Terre, c'est la baisse du CO₂ atmosphérique.

C'est comme cela qu'au cours des milliards d'années, du CO₂ atmosphérique a été transformé en CO₂ lithosphérique (calcaire). Ce CO₂ lithosphérique (calcaire) est détruit à chaud dans les réactions métamorphiques et surtout par la subduction (CaCO₃ + SiO₂ → CaSiO₃ + CO₂). Ce CO₂ revient alors dans l'atmosphère par le volcanisme.

Les variations aux grandes échelles de temps (baisse du CO₂ au Carbonifère ou depuis le début du Tertiaire, hausse au Crétacé...) sont dues aux variations relatives de l'altération continentale (qui pompe du CO₂) et du volcanisme (qui en fournit). Mais au cours de l'histoire de la Terre, la fabrication de calcaire (en surface, suite à l'altération des silicates calciques) a été globalement légèrement supérieure à sa destruction en profondeur (par métamorphisme et subduction).

Au cours du temps, le CO₂ atmosphérique a donc baissé, d'un facteur 100 000, à peu près : pression de CO₂ voisine de 30.10⁵ Pa (30 atm) juste après la formation de la Terre et de 30 Pa (0,000 3 atm) actuellement.

Travail du jour

b) Les conditions de formation des falaises calcaires du crétacé

Comment était la terre au crétacé ?

Document livre page 142

Animation transgression

http://www.wwnorton.com/college/geo/egeo2/content/animations/5_5.htm

Comparer le niveau marin actuel à celui du crétacé

Quelle était la température de l’eau ? Document 2 page 143

Estimez les variations de température pendant le crétacé en utilisant le delta ¹⁸O

Expliquez les conditions qui ont favorisé le développement d'algues planctoniques possédant un tets calcaire au crétacé

3°) Contextes géodynamiques

http://www.scotese.com

 

Cartes scotese.com jurassique sup et crétacé sup Document 1 page 142

 

 

Etablissez une relation entre les variations de la température terrestre mesurée grâce au delta 18 O, les variations du CO2 atmosphérique et l'activité volcanique.