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Changements climatiques anciens (jusqu'à 600 MA)

 

 

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Le cycle du carbone est le mécanisme qui influence le plus les climats sur la Terre, en particulier l’évolution du taux de CO2 atmosphérique. On lui attribue un rôle à hauteur de 50% dans l’effet de serre, mécanisme régulateur des températures et donc des climats sur Terre. Les variations du taux de CO2 atmosphérique sont essentiellement contrôlées par les échanges entre le réservoir atmosphérique et les réservoirs sédimentaires (roches carbonatées, matières organiques fossiles) et mantelliques. A l’échelle géologique, les flux échangés entre la biosphère et l’atmosphère ou les flux dynamiques entre l’atmosphère et l’hydrosphère sont négligeables.


Les échanges entre l’atmosphère et la lithosphère peuvent se résumer à quelques processus majeurs:

  • L’altération des carbonates consomme du CO2 de manière faible
    CaCO3 + CO2 + H2O <=> Ca2+ + 2HCO3-
  • L’altération des silicates calciques et magnésiens consomme du CO2 de manière importante
    CaSiO3 + 2CO2 + H2O <=> SiO2 + Ca2+ + 2HCO3-
  • La précipitation des carbonates dans les océans libère du CO2
    Ca2+ + 2HCO3- <=> CaCO3 + CO2 + H2O
    Ces réactions d’altération/précipitation s’équilibrent quand elles surviennent consécutivement à l’altération de carbonates. Dans le cas de l’altération de silicates calciques et magnésiens, l’opération consomme irrémédiablement du CO2.
  • Le piégeage de la matière organique dans les roches stocke du CO2
    La majeure partie de la matière organique s’oxyde pour laisser échapper le CO2 selon l’équation suivante : CH2O (matière organique) + O2 <=> CO2 + H2O
    Dans certains cas elle ne s’oxyde pas et devient un réservoir carboné qui stocke le carbone sur le long terme (pétrole, charbon).
  • Le dégazage du manteau par le volcanisme libère du CO2 dans l’océan et dans l’atmosphère
    Le volcanisme en zone de subduction, le volcanisme de points chauds et les dorsales océaniques rejettent du CO2. Ce mécanisme est compensé par le retour des plaques lithosphériques dans le manteau au niveau des zones de subduction.





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