Dynamique externe de la Terre Flashcards
Caractéristiques physiques de la Terre
- Les Continents
- eaux de ruissellement
- rabotage par les glaces
- action du vent
- érosion et isostasie
- transition continent-océan - Les Océans
- topographie
- dépôt
- biologie océanique
- grands cycles géochimiques - Ressources naturelles
- eaux souterraines
- combustibles fossiles
- gîtes métallifères - Cycles biogéochimiques
- les cycles du C,O,N,P,S
- historique des cycles
- gaz à effet de serre
- réchauffement planétaire
Schéma du grand cycle de l’eau
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3 stade d’évolution d’un cours d’eau en fonction du relief + schéma
- Le stade de jeunesse d’une vallée fluviale se caractérise par du creusement qui conduit à la formation d’une vallée étroite en forme de V; les reliefs sont accentués le long du cours d’eau et on retrouve chutes, cascades et rapides.
- A l’étape de la maturité, le cours d’eau aplanit ses reliefs et diminue son gradient de pente; il commence alors à éroder latéralement, élargissant la vallée et créant, par ses dépôts, une plaine d’inondation. Cette dernière se construit par l’apport constant de sédiments issus de l’érosion en amont et par l’épandage dans la vallée de ces sédiments durant les périodes de débordement dues aux crues.
- Le stade de vieillesse de la vallée est atteint lorsque celle-ci est beaucoup plus large que les plus larges méandres du cours d’eau. A noter que les tributaires du cours d’eau principal contribuent eux aussi à aplanir les reliefs adjacents.
Schéma du processus d’érosion et de dépôt dans un cours d’eau méandrique.
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Schéma théorique du plan d’équilibre des cours d’eau
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Rapport érosion/isostasie
4: 5 mètres
Le budget littoral
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Relief des fonds océaniques - Marge passive
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Plateau océanique
correspondant à la marge de la croûte continentale, est de bathymétrie (profondeur d’eau) très faible comparativement au reste de l’océan, de zéro à moins de 200 mètres. Sa pente moyenne est très faible, 0° 7’ seulement.
Talus continentale
a une pente de l’ordre de 4° seulement, mais qu’on représente le plus souvent, dans notre iconographie habituelle, comme très abrupte. Par rapport au plateau continental, il s’agit néanmoins d’un changement de pente relativement brusque, créant une rupture de pente importante et marquée. Cette rupture se fait à une profondeur de 132 mètres en moyenne.
Glacis continental
Bombement qui se trouve à la base du talus continental.
Marge continentale
zone qui va, du rivage jusqu’à la base du glacis.
Bassin océanique
Le bassin océanique proprement dit est formé de la plaine abyssale (4000 à 6000 mètres de profondeur) et la crête médio-océanique (2000 à 3000 mètres), Des fosses profondes.
Formation d’un océan
- amorce d’un rift continental
- rift continental
- premier plancher océanique
- océan de type Atlantique
Amorce d’un rift continental
L’accumulation de chaleur sous une plaque continentale cause une dilatation de la matière qui conduit à un bombement de la lithosphère. Il s’ensuit des forces de tension qui fracturent la lithosphère et amorcent le mouvement de divergence. Le magma viendra s’infiltrer dans les fissures, ce qui causera par endroits du volcanisme continental; les laves formeront des volcans ou s’écouleront le long des fissures.
Rift continental
La poursuite des tensions produit un étirement de la lithosphère; il y aura alors effondrement en escalier, ce qui produit une vallée appelée un rift continental. Il y aura des volcans et des épanchements de laves le long des fractures.
Premier plancher océanique
Avec la poursuite de l’étirement, le rift s’enfonce sous le niveau de la mer et les eaux marines envahissent la vallée. Deux morceaux de lithosphère continentale se séparent et s’éloignent progressivement l’un de l’autre. Le volcanisme sous-marin forme un premier plancher océanique basaltique (croûte océanique) de part et d’autre d’une dorsale embryonnaire; c’est le stade de mer linéaire.
océan de type Atlantique
L’élargissement de la mer linéaire par l’étalement des fonds océaniques conduit à la formation d’un océan de type Atlantique, avec sa dorsale bien individualisée, ses plaines abyssales et ses plateaux continentaux correspondant à la marge de la croûte continentale.
Shéma Relief des fonds océaniques - Marge active
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Shéma Dépôt océanique
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Courant de turbidité
Un mécanisme de transport et de sédimentation très important qui agit aux marges continentales, dans les canyons sous-marins, sur les deltas des grandes profondeurs ou sur le talus continental, est le courant de turbidité qui, d’un point de vue géologique, présente une fréquence élevée.
La succession de courant de turbidité dans le temps géologique crée des strates de turbidites.
La sédimentation à la marge continentale
principalement terrigène, c’est-à-dire que les matériaux proviennent de l’érosion des continents. Mais l’océan contribue aussi à produire ses propres sédiments. Le plancton est un des éléments essentiels des océans.
Plancton
Le plancton constitue l’ensemble des microorganismes qui vivent à la surface des océans, dans une couche qui fait jusqu’à plusieurs dizaines de mètres d’épaisseur et qui dépasse même les 100 mètres par endroits; c’est une véritable soupe organique. Une grande proportion de ces microorganismes possède un squelette minéralisé, soit en carbonate de calcium (CaCO3, le minéral calcite ou aragonite), comme par exemple les foraminifères ou certaines microalgues du nannoplancton, soit en silice (SiO2), comme les diatomées et les radiolaires. Après la mort d’un individu, son squelette devient une particule sédimentaire. Il s’ensuit que la surface des océans produit une pluie continuelle de très fines particules. Cette pluie, composée de matières organiques non encore oxydées (M.O.), de CaCO3 (calcite et aragonite) et de silice (SiO2) produit une couche sédimentaire sur le plancher océanique. Il existe une limite naturelle en milieu océanique qu’on appelle la CCD (carbonate compensation depth = niveau de compensation des carbonates) et qui a une influence importante sur la composition des sédiments des fonds océaniques. Le plancher océanique se trouve par endroits sous ce niveau, mais en d’autres endroits au-dessus de ce niveau.
Schéma dépôts métallifères de sulfures massifs
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Sources hydrothermales
Des sources hydrothermales jaillissent de grandes cheminées, les fumeurs noirs, sur les fonds océaniques. Elles proviennent du mélange de deux types de fluides: 1) les fluides hydrothermaux magmatiques, issus des vapeurs d’eau qui s’échappent du magma qui cristallise; ces fluides hydrothermaux qui peuvent être chargés en métaux dissouts s’infiltrent dans les fractures de la croûte océanique et remontent vers la surface; 2) l’eau de mer qui s’infiltre aussi dans les fractures de la croûte; ces eaux marines ont des températures de l’ordre de 2°C, un pH marin légèrement alcalin de 7,8 et sont oxydantes; elles contiennent passablement d’ions sulfates (SO42-), mais sont très pauvres en métaux. Le mélange se fait en grande profondeur (quelques milliers de mètres). C’est un mélange hydrothermal à 350°C, bien différent de l’eau marine, qui est craché par les sources des fonds océaniques. Il est éjecté avec des vitesses de 2 à 4 cm/sec; il est réducteur et son pH est acide (3,5); il contient de l’hydrogène sulfuré (H2S) et, surtout, il est très chargé en métaux tels que le fer, le manganèse, le zinc et le cuivre. C’est ce qui conduit à une accumulation de sulfures massifs métallifères.
Schéma dépôt métallifère 2 + pompe marine
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Ce système agit comme une pompe très efficace qui aspire l’eau de mer à travers la croûte océanique et la réinjecte dans le bassin océanique au niveau des sources. On évalue qu’il faut de 6 à 10 millions d’années (Ma) pour que tout le volume d’eau des océans passe à travers cette pompe; en d’autres termes, l’eau des océans est recyclée à chaque 6 à 10 Ma.
3 zones benthiques ayant un rôle majeur
les plateaux continentaux calcaires, l’écosystème récifal corallien et les oasis des fonds océaniques.
Les plateaux continentaux calcaires,
L’érosion des continents n’est pas le seul apport sédimentaire dans les océans. La vie benthiques des plateaux le sont grâce à la combinaison de trois éléments essentiels à sa prolifération: une intensité d’illumination élevée parce qu’en milieu peu profond, une température chaude et une bonne oxygénation de l’eau grâce à une production importante par les photosynthétiseurs. Un grand nombre d’organismes sécrètent un squelette calcaire (calcite ou aragonite) qui après la mort de l’organisme contribue à la charge sédimentaire sous forme de particules (charge allochimique). taux de production des sédiments calcaires sont très élevés: on cite des chiffres de 1 m/millier d’années (Ka), ce qui est énorme à l’échelle géologique, contre 30cm par milliers pour les turbidites.
Sédimentation du delta du Mississippi
de l’ordre de 4 m/Ka, soit 4 fois plus que pour les calcaires. Mais il faut voir que l’accumulation sur un delta est localisée en un point et ne s’étend pas sur tout un plateau continental.
l’écosystème récifal corallien
Si le gros de la biomasse océanique se situe au niveau du plancton, le maximum de la biodiversité se trouve au niveau des récifs coralliens. En effet, on peut dire que le récif corallien est aujourd’hui le dépositaire et le ceuset de la plus grande biodiversité marine, au même titre que la forêt équatoriale l’est pour la biodiversité terrestre.
Les récifs coralliens se retrouvent sur les plateaux continentaux calcaires ou les plates-formes insulaires en zone tropicale. Ils forment des barrières à la marge des plateaux continentaux, et on les appelle alors des barrières récifales, ou encore une frange autour des îles volcaniques, et on les appelle des récifs insulaires ou des atolls.
Les oasis des fonds océaniques
Pendant longtemps, en fait jusqu’à la découverte en 1977 des oasis des fonds océaniques associés aux sources hydrothermales, on avait la certitude tranquille que toute la chaîne de la vie sur terre dépendait entièrement de la photosynthèse. La découverte d’un peuplement animal très dense associée aux sources hydrothermales, par 2500 mètres de fond, en absence de toute lumière, avait de quoi bouleverser cette certitude.Parmi les espèces dominantes, il y a de grands vers tubicoles qu’on appelle Riftia, qui vivent dans un tube blanc nacré se terminant par un panache rouge et qui forment des buissons denses, hauts de 2 mètres; à lui seul, un individu de tour de taille de 4 à 5 centimètres peut atteindre 1,5 mètre de long. On y trouve aussi deux espèces de bivalves géants, sortes de moules ou de palourdes, des ophiures, des crabes, des petits gastéropodes, des vers serpulidés, des anémones de mer et des petits crustacées qui ressemblent à des homards.
Plutôt que d’utiliser la lumière comme source d’énergie première pour synthétiser des carbohydrates comme le font les végétaux (processus de la photosynthèse), il y a ici des bactéries qui tirent l’énergie d’un élément chimique très abondant dans le milieu des sources hydrothermales, le soufre. C’est le processus de la chimiosynthèse. Ces bactéries se retrouvent en symbiose dans les tissus des grands vers tubicoles. Dans une certaine mesure, les vers constituent donc le premier maillon de la chaîne alimentaire. On a découvert aussi par la suite que les grands bivalves possédaient eux aussi cette bactérie chimiotrope. Plus tard, on a découvert sur la dorsale de l’Atlantique, des sortes de petites crevettes aveugles qui couvrent de peuplements très denses les parois des cheminées et qui ont elles aussi ces bactéries chimiotropes comme symbiotes
circulation thermohaline.
Il s’agit d’une boucle qui prend son origine dans l’Atlantique-Nord où les eaux froides (refroidies par les vents froids du Canada), salées, denses et bien oxygénées plongent vers les profondeurs, s’écoulent vers le sud sur les fonds océaniques tout au long de l’Atlantique, traversent l’Océan Indien, puis remontent vers le nord le long du Pacifique, pour refaire surface dans le Pacifique-Nord, froides et mal oxygénées. Ces eaux se réchauffent et s’oxygènent tout au long de leur parcours en surface, du Pacifique à l’Atlantique, et, refroidies à nouveau dans l’Atlantique-Nord, plongent pour recommencer le cycle. Il faut environ 1000 ans pour un aller-retour.