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.