Exercice 2 - Deuxième proposition · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Polynésie 2021 (jour 2)

EXERCICE 2 – Deuxième proposition: À la recherche du passé géologique de notre planète (8 points)

Les périodes froides du Paléozoïque et du Cénozoïque

Les enjeux climatiques font partie des préoccupations contemporaines. Afin d'envisager le futur, il est nécessaire de comprendre les variations climatiques du passé.

Montrer que les deux périodes froides du Paléozoïque d'une part, et celle de la fin du Cénozoïque d'autre part, ont pu être favorisées par des mécanismes communs que vous expliciterez.

Vous organiserez votre réponse selon une démarche de votre choix intégrant des données issues des documents et les connaissances complémentaires nécessaires.

DOCUMENT 1 - Courbe des températures moyennes de surface estimées au cours de l'histoire de la Terre

(d'après Scotese et Mc Kerrow, modifié)

DOCUMENT 2 - Emplacements temporels des principales orogenèses du Phanérozoïque

Remarques:

• Les valeurs correspondent à des millions d'années.

• Orogenèse = formation de chaînes de montagnes intracontinentales.

DOCUMENT 3 - Altération minérale et dioxyde de carbone

On considère que les processus d'altération puis d'érosion des continents sont d'autant plus intenses que les reliefs sont accentués.

On rappelle que les roches terrestres sont principalement composées de minéraux silicatés. C'est le cas en particulier des granites, principales roches continentales, qui sont composés essentiellement de feldspaths, de quartz et de micas.

Les équations chimiques suivantes illustrent l'altération de deux minéraux: l'orthose (un feldspath potassique) et l'anorthite (un feldspath plagioclase calcique).

$2\,\text{KAlSi}_3\text{O}_8 + 2\,\text{CO}_2 + 11\,\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Al}_2\text{Si}_2\text{O}_5(\text{OH})_4 + 2\,\text{K}^+ + 2\,\text{HCO}_3^- + 4\,\text{H}_4\text{SiO}_4$

(orthose $\rightarrow$ minéral argileux + acide silicique)

$\text{CaAl}_2\text{Si}_2\text{O}_8 + 2\,\text{CO}_2 + 3\,\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Al}_2\text{Si}_2\text{O}_5(\text{OH})_4 + \text{Ca}^{2+} + 2\,\text{HCO}_3^-$

(anorthite $\rightarrow$ minéral argileux)

DOCUMENT 4 - Solubilité du $\text{CO}_2$ et température des océans

(d'après www.4college.co.uk)

Atmosphère et océans sont des enveloppes fluides qui interagissent, notamment en ce qui concerne le dioxyde de carbone qu'elles contiennent. Le $\text{CO}_2$ gazeux atmosphérique peut se solubiliser dans les océans et, inversement, le $\text{CO}_2$ dissous des océans peut être relargué dans l'atmosphère.

La température de l'eau intervient dans cet équilibre réactionnel, selon le graphique suivant:

DOCUMENT 5 - Reconstitutions paléogéographiques à différentes périodes géologiques (en vues polaires Sud) et albédo de diverses surfaces

(d'après Global Paleogeographic sur Google Earth)

Types de surface · Valeurs de l'albédo

Forêts · 0,05 à 0,20

Mers et océans · 0,05 à 0,15

Plupart des roches nues · 0,05 à 0,45

Glace ou neige · 0,60 à 0,90

L'albédo est le rapport entre la quantité d'énergie lumineuse réfléchie et la quantité d'énergie lumineuse reçue par une surface éclairée.