Reconstituer le climat de la fin du Carbonifère

Reconstituer le climat de la fin du Carbonifère

A l'échelle locale et globale

Mme Montchal, adapté d'un travail de Monsieur BOUVIER

Monsieur Bouvier

Sommaire

Se repérer dans le temps

ETUDE a l'echelle locale

Etude du paléoclimat de Montceau-les-Mines (Bourgogne, France)

Etude a l'echelle globale

Etude du paléoclimat à l'échelle du globe

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Les bassins houillers en France métropolitaine

Les bassins houillers sont de vastes dépressions continentales dans lesquelles des débris végétaux se sont accumulés suivant un mécanisme sédimentaire particulier, rythmique, dû à leur enfoncement en profondeur. Ils fournissent une masse considérable d'informations sur les anciennes flores et les anciens paysages terrestres.

Direction Montceau-les-Mines

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Des indices paléontologiques à Montceau-les Mines

Le Stéphanien est un étage géologique du Carbonifère qui couvre une période allant de -307 Ma à -299 Ma. Il est caractérisé par des dépôts importants de matière organique (principalement d'origine végétale) à l'origine de la formation de charbon. L'exploitation de ce dernier par l'Homme aux 19ème et 20ème siècles a permis de mettre au jour de nombreux fossiles dont l'étude s'est révélée informative pour reconstituer le climat local à l'époque de leur dépôt (Carbonifère).

Pour déterminer la paléolatitude de Montceau-les-Mines à l'époque du Carbonifère

Des dépôts au contenu fossilifère intéressant ...

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Rappel : Pour essayer de reconstituer un paléoenvironnement (et donc le paléoclimat qui y est associé), les paléontologues appliquent le principe d'actualisme. Il admet que les espèces considérées vivent actuellement dans le même milieu que par le passé. Autrement dit, si l'on découvre un fossile fortement apparenté à une espèce vivant actuellement, on postule que cette espèce fossile vivait dans les mêmes conditions que l'espèce actuelle.

Les Arthropodes

Les fougères arborescentes

Les Equisetales

Les Arthropodes volants

Les fougères arborescentes

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Bien que certaines espèces actuelles soient plutôt rustiques et tolèrent assez bien le froid, la grande majorité des fougères arborescentes actuelles se retrouvent naturellement dans des régions au climat doux (voire chaud) et humide.

Fossile de feuille de Neuropteris grandifolia (Fougères à graines)

Fossile de Dicksonites sterzeli (Fougères à graines)

Fossile de Cyclopteris (Fougères à graines)

Montceau-les-Mines

Montceau-les-Mines

Montceau-les-Mines

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Les Equisetales

Les Equisetales sont un ordre de plante que l'on retrouve encore actuellement. Les espèces actuelles, comme la Prêle, ne se développent que dans des milieux humides.

Photographie d'une Prêle actuelle (Ptérydophytes, Equisetales)

Fossile d'Annularia stellata (Ptérydophytes, Equisetales)

Montceau-les-Mines

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Les Arthropodes

Arthropleura est un genre d'arthropodes fossiles appartenant à la classe des diplopodes. Il a vécu du Carbonifère supérieur au Permien inférieur il y a environ entre 315 et 280 Ma (millions d'années). Il est apparenté aux scolopendres et aux mille-pattes actuels qui affectionnent les milieux humides où ils vivent dans le creux des arbres des forêts tropicales. L'absence de prédateur et le fort taux d'O2 disponible lui ont permis d'atteindre des tailles impressionnantes (jusqu'à 2,50 m !).

Fossiles d'Arhtropleura (Diplopodes, Famille du scolopendre)

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Les Arthropodes volants

Les fouilles des dépôts houillers du Stéphanien ont permis de mettre au jour des fossiles d'une remarquable conservation. Certains d'entre eux sont des fossiles de Libellules géantes (genre Méganisoptera, genre Meganeura). Les libellules actuelles vivent dans des milieux au climat relativement doux et impérativement humide (indispensable à leur reproduction).

Fossile de Méganisoptera (Odonates, Famille des Libellules)

Les roches, des indices pour étudier le climat global de la fin du Carbonifère

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Outre les charbons des bassins houillers (Montceau-les-Mines), de nombreuses tillites datées également du Carbonifère ont été retrouvées dans différents endroits du globe. Les tillites sont des roches sédimentaires d'origine glaciaire, constitué d'éléments mal classés, emballés dans une matrice argilo-sableuse, signalant une période de glaciation (présence de glaciers).

La carte ci-contre présente la répartition actuelle des tillites âgées du Carbonifère.Le lien ci-dessous permet d'établir la paléolatitutde de ces gisements de tillites.

Comment expliquer ces dépôts glaciaires ?

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De par sa qualité de gaz à effet de serre, le CO2 influence le climat global. Reconstituer les variations de concentration atmosphérique de ce gaz peut donc s'avérer très intéressant dans le but d'étudier les paléoclimats terrestres. A partir de l'analyse de données complexes sur les paléosols et les feuilles fossiles, les scientifiques ont établi un graphe traduisant les variations du CO2 atmosphérique durant les 600 derniers millions d'années de l'histoire de la Terre (document ci-contre). La bande grise représente les incertitudes sur les estimations de la teneur en CO2 aux différentes périodes. Comment expliquer ces variations de la teneur atmosphérique en CO2 ?

La fossilisation importante de matière organique à l'échelle planétaire

La chaîne hercynienne

La chaîne hercynienne (ou varisque) est une chaîne de montagnes qui s'est formée entre le Dévonien et le Permien.

Retour aux variations de CO2 atmosphérique

Au Carbonifère, la collision entre la Laurasie (bloc formé par l'Amérique du Nord, l'Europe et l'Asie du Nord) et le Gondwana (bloc formé par l'Amérique du Sud, l'Afrique et l'Inde) provoque la formation d'une chaîne de montagne : la chaîne hercynienne (ou chaîne varisque).

Localisation des restes de la chaîne hercynienne de nos jours

Dans les chaînes de montagnes, les roches granitiques de la croûte continentale s'altèrent. L'altération de ces roches peut jouer un rôle non négligeable dans l'évolution de la teneur en CO2 atmosphérique. L'altération des chaînes de montagnes est d'autant plus importante et rapide que l'environnement est chaud et humide (comme à l'équateur par exemple ...).

Reconstitution paléogéographique : répartition des masses continentales au Carbonifère supérieur et situation de la chaîne hercynienne (-300 Ma).

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Une fossilisation importante à l'échelle mondiale

Une fossilisation massive de matière organique datée du Carbonifère a été mise en évidence à de nombreux endroits du globe. Ces dépôts de matière organique d'origine végétale attestent de la présence de forêts abondantes au Carbonifère sur une grande partie des terres émergées.

Impact de la végétation sur la concentration atmosphérique en CO2

Nous savons aujourd'hui que les végétaux jouent un rôle fondamental dans le cycle du carbone. En appliquant le principe d'actualisme, nous pouvons donc supposer que les végétaux du Carbonifère jouaient le même rôle par le passé.

Le rôle des végétaux dans le cycle du carbone

Situer dans le temps le Permien et le Carbonifère