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500 Ma de climat sur Terre

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Présenation - consigne

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Pour que le message de Greta soit mieux compris, l'ONU a décidé d'organiser un concours sur les changements climatiques depuis le Paléozoïque jusqu'au Cénozoïque. Votre professeure de SVT a inscrit votre classe qui sera divisée en trois groupes... pour créer une présentation. Prix à gagner : Un voyage en Antarctique... PS : Votre prof de SVT est déjà en train d'acheter des vêtements pour le froid.

Groupe 1 :

Emma - Kolya - Fanny - Gaelle - Nejma - Marylou


Groupe 2 :

Lou - Léa - Cassandre - Kassandra - Thibault - Jules


Groupe 3 :

Juliette - Méline - Cateline - Mathilde - Léane - Zoé.

Les présentations peuvent être individuelles ou collectives, par deux ou plus.

Elles seront à réaliser sur un support de votre choix et intègreront vos découvertes.

Groupe 3 : Les gastornis

Groupe 1 : Les trilobites

Groupe 2 : Les ichtyosaures

Equipe Trilobite : Le climat au Paléozoïque

C'est par là

Équipe Ichtyosaure : Le climat au Mésozoïque

Équipe Gastornis : Le climat au Cénozoïque

Le Carbonifère

Stries Glaciaires datées de -298 Ma (limite Carbonifère - Permien)


Stries laissées par le déplacement d'un glacier - Région de Karoo (Af. du Sud)

Les dropstones d'Australie


Les dropstones sont des roches qui se détachent des icebergs et se déposent sur des sédiments en formation.

Les Tillites d'Australie (Sturt Gorge)


Les tillites (moraines fossilisées) sont datées de -295 Ma (fin du carbonifère)

La Terre au Paléozoïque

Retrouvez la position de l'Australie, de l'Afrique du Sud et de la France il y 300 Ma.

Les indicateurs climatiques du carbonifère


Anomalocaris, plus gros animal du Cambrien.

Moi aussi je suis de la famille des Anomalocaris... Mais au Carbonifère on avait disparu depuis longtemps... Faudra le dire à ton prof.

Les mines de charbon en France


La France a longtemps été une grande puissance métallurgique grâce à ses mines de charbon. Les grands gisement de charbon se sont formés au Carbonifère par enfouissement rapide de flore tropicale.


La formation du charbon et le piégeage du CO2 atmosphérique


L’analyse chimique de ces roches montre qu’elles ont une composition proche de celle de la biomasse. Le plus souvent, lorsque les végétaux meurent ils sont décomposés en matière minérale.

Pour qu’il y ait formation de charbon, cette décomposition ne doit pas avoir lieu. Pour cela, les végétaux doivent être enfouis rapidement sous les sédiments.

Ce processus ne peut donc avoir lieu que dans un milieu aquatique (marécageux, lacustres ou côtier) favorable à la sédimentation.

Le CO2 absorbé par photosynthèse n’est donc pas renvoyé dans l’atmosphère au moment de la décomposition de la plante.




Les grands bassins houillers du Carbonifère


A l'aide du site "Ancient Earth" retrouve la position de ces bassins houillers au carbonifère.



(https://dinosaurpictures.org/ancient-earth#240)

Fin du Carbonifère : 300 Ma.

Les plantes ont développé un système racinaire leur permettant de devenir plus hautes et de migrer vers l'intérieur des terres. Les écosystèmes évoluent sous les canopées des arbres. Le taux de dioxygène atmosphérique augmente au fur et à mesure de la conquête des continents. Il n'existe pas encore de champignons capables de décomposer la lignine qui permet aux troncs de se maintenir droit : de formidables réserves de charbon vont se créer.


https://dinosaurpictures.org/ancient-earth#30


La formation de la Pangée participe à la diminution du CO2 atmosphérique


A la fin du Paléozoïque, les masses continentales se regroupent pour former la Pangée. Cela donne naissance à une énorme chaîne de montagne bien connue des bretons ( ) : la chaîne Hercynienne.



Mais lors de périodes d'orogénèse (formation de chaine de montagnes), l'érosion augmente considérablement.


Les roches granitiques de la croûte continentale s’altèrent, en particulier dans les chaînes de montagnes. Il en résulte une arène avec des minéraux non altérés (quartz), des minéraux altérés devenus friables (feldspaths, micas) et des minéraux argileux nouvellement formés. Certains des éléments des minéraux altérés, les ions Na+ et Ca2+ par exemple, sont dissous dans les eaux d’altération. En précipitant, le CaCO3 forme du calcaire.

Taux de CO2 atmosphérique au carbonifère


Livre page 306 - 307

Le Crétacé

Empreintes dans les roches sédimentaires du milieu du Crétacé (Ghosta, Liban).

Les sédiments à l'origine de ces roches se sont déposés dans de vastes étendues marécageuses. On observe les traces laissées par différents dinosaures ornithopodes dont la queue (flèches rouges) et les pattes (autres flèches colorées) s'enfoncèrent dans la vase. Chaque couleur représente un animal.


Ce type d’environnement était le siège d’une forte évaporation, à l’origine d’importantes émissions de vapeur d’eau, un gaz à effet de serre très puissant. Les marécages étaient favorables à la transformation de la matière organique en méthane, un autre gaz à effet de serre très puissant. Les chercheurs estiment que les dinosaures herbivores produisaient 520 millions de tonnes de méthane par an (5 fois plus que les ruminants actuels).

Des indices climatiques au Crétacé


En quoi cette répartition des fossiles permet de dire que le Crétacé était une période chaude ?


Mais où sont les calottes glaciaires ?

A l'aide du site Ancient Earth, vérifier l'extension des calottes glaciaires au Crétacé (66MA)


https://dinosaurpictures.org/ancient-earth#66


Le Crétacé, une période avec de nombreux gisement de pétrole en formation


29% des roches mères pétrolières (black shales) et 22% des réserves connues de charbon exploitable se sont déposés à cette période. Les continents sont figurés à l'emplacement qu'ils occupaient à l'époque.




Ces dépôts sont le signe d'une importante productivité primaire des végétaux terrestres et du phytoplancton favorisée par l'apport régulier de nutriments. Ils soulignent aussi des conditions anoxiques (s'opposant à la dégradation de la matière organique) liées à un climat chaud ainsi que des eaux stratifiées et peu brassées en profondeur.



Rapport isotopique δ18O de tests de foraminifères planctoniques et pélagiques.

Ils sont issus de carottages réalisés dans l'océan austral (entre 60°S et l'Antarctique) dans des sédiments d'âge Crétacé (115 à 65 Ma).


Roche sédimentaire riche en pétrole


Des dorsales très actives au Crétacé


Ouvrez le logiciel Tectoglob3D (https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/productions/tectoglob3d/) , afficher la carte de l'âge des fonds océanique, et calculer la vitesse d'expansion océanique en cm/an pour les périodes Jurassique, Crétacé, Cénozoïque. Que remarquez-vous ?


PS : Une forte activité des dorsales s'accompagne de rejets de CO2 importants...

Du pollen fossile pour reconstituer le climat


Les pollens échantillonnés montrent que, durant le Crétacé supérieur (85,5 à 66 Ma), le climat au niveau du cercle polaire était favorable à des angiospermes adaptés aux régions tempérées. Les pollens retrouvés appartiennent à des phylums qui existent toujours aujourd'hui. Diamètre des grains : 20-50 µm.



Alismatale : Plante herbacée aquatique, régions tempérées à tropicales
Nothofagus : Arbre des régions tropicales et tempérées
Protéacées : Arbre et arbuste des régions tempérées à tropicales

Les roches glauconieuses.

Ces roches sont riches en glauconie, un minéral argileux vert. Elles se forment en milieu marin peu profond sous climat chaud, peu oxygéné et dans une eau riche en fer.


lame mince de grès glauconieux

Le déplacement progressif vers le continent de ces dépôts de roches vertes est le signe de la remontée de la mer (transgression).

Au Crétacé, une Terre encore plus Bleue...



La dilation thermique de l'eau

En fonction de la température dans laquelle est placé le ballon, le liquide coloré se déplace dans la pipette graduée (flèche). On observe ainsi le phénomène de dilatation thermique de l’eau en fonction de la température. Les océans du Crétacé se seraient dilatés ce qui expliquerait la grande transgression de cette époque.

Livre page 304 - 305

Le Cénozoïque

Le delta 18O des foraminifères


Les foraminifères sont des organismes marins très sensibles aux variations du milieu. Ils incorporent dans leur test calcaire (CaCO3) des éléments chimiques dont les concentrations isotopiques dépendent des concentrations présentes dans l'eau de mer. Le delta18O des foraminifères indique donc le delta 18O de l'eau de mer dans laquelle ils ont vécu et donc de la température générale (plus il fait froid et plus le delta 18O augmente).


L'altération des plagioclases calciques (minéraux des roches ignées) entraîne la diminution du CO2 atmosphérique




Le cénozoïque, une période d'orogénèse avec la formation des Alpes et de l'Himalaya


La tectonique des plaques modifie les courants océaniques et les climats à l'échelle terrestre


Lorsque l'Amérique du Sud se sépare du continent Antarctique, le courant circumpolaire naît. C'est le courant le plus puissant de la planète et c'est le seul lien profond qui relie les trois océans de notre planète : l'océan Pacifique, Atlantique et Indien. Ce courant est un élément clé du système climatique global.

La fermeture de l'Isthme de Panama


La fermeture de l'Isthme du Panama a donné naissance au Gulf Stream qui réchauffe l'Europe, expliquant les différences de température entre New York et Bordeaux, deux villes situées à la même latitude.

Activité pratique


A l'aide du logiciel Ancient Earth, montrer que le Cénozoïque a été une période de formation de chaînes de montagnes (Orogénèse)


https://dinosaurpictures.org/ancient-earth



L'indice stomatique


Chez de nombreuses espèces végétales, le nombre de stomates augmente quand la concentration atmosphérique en CO2 diminue et inversement. L'indice stomatique (rapport en % entre le nombre de stomates et le nombre total de cellules pour une surface considérée) permet d'évaluer la concentration en CO2 atmosphérique, sur des feuilles actuelles ou fossiles.




Livre pages 302 -303