Exercice 1 · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Polynésie jour 2 - Remplacement 2025

Montrer comment l'ouverture des océans et l'érosion des chaines de montagnes modifient le climat à l'échelle planétaire.

Réponse : ### Introduction À l'échelle des temps géologiques (millions d'années), le climat global dépend étroitement de la concentration atmosphérique en gaz à effet de serre, en particulier le dioxyde de carbone ($\text{CO}_2$). Deux processus géologiques majeurs influencent ce bilan du carbone : l'ouverture océanique (accrétion) et l'orogenèse suivie de l'érosion. Comment ces phénomènes modifient-ils le climat planétaire ? --- ### I. L'ouverture océanique : une source de $\text{CO}_2$ entraînant un réchauffement global 1. Mécanismes magmatiques et dégazage : - L'ouverture d'un océan débute par un rifting continental puis se poursuit par le fonctionnement d'une dorsale océanique. - L'écartement lithosphérique provoque la décompression adiabatique de la péridotite mantellique, d'où une fusion partielle produisant un magmatisme basaltique intense. - Le dégazage de ces magmas libère d'importantes quantités de $\text{CO}_2$ dans l'océan et l'atmosphère. 2. Conséquence climatique : - L'augmentation de la teneur en $\text{CO}_2$ atmosphérique renforce l'effet de serre, ce qui entraîne une hausse globale des températures. 3. Exemple géologique : - Au Crétacé (environ 100 Ma), la fragmentation de la Pangée (ouverture de l'Atlantique) s'accompagne d'une forte activité des dorsales et de dégazages massifs. Elle coïncide avec un climat très chaud (« greenhouse »), sans calottes polaires, et avec un niveau marin élevé. --- ### II. L'érosion des chaînes de montagnes : un puits de $\text{CO}_2$ entraînant un refroidissement global 1. Altération chimique des silicates : - La collision continentale crée des reliefs importants soumis aux intempéries. L'eau de pluie chargée en $\text{CO}_2$ altère les silicates de la croûte continentale (par exemple les feldspaths plagioclases) : $$\text{CaAl}_2\text{Si}_2\text{O}_8 + 2\,\text{CO}_2 + 3\,\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca}^{2+} + 2\,\text{HCO}_3^- + \text{Al}_2\text{Si}_2\text{O}_5(\text{OH})_4$$ 2. Précipitation carbonatée et piégeage à long terme : - Les ions dissous sont transportés jusqu'aux océans. Ils y précipitent sous forme de $\text{CaCO}_3$, par l'action des organismes marins ou par précipitation chimique : $$\text{Ca}^{2+} + 2\,\text{HCO}_3^- \rightarrow \text{CaCO}_3 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$$ - Bilan net : sur deux moles de $\text{CO}_2$ consommées par l'altération, une seule est restituée. Une mole de $\text{CO}_2$ est donc prélevée durablement et stockée dans les roches carbonatées. 3. Rôle de l'érosion mécanique : - Elle déblaie les roches altérées et renouvelle les surfaces exposées à l'altération chimique, ce qui entretient le pompage du $\text{CO}_2$. 4. Exemple géologique : - La surrection de la chaîne himalayenne (collision Inde–Asie, depuis environ 50 Ma) a fortement accru l'altération des silicates, favorisée par la mousson. Elle coïncide avec la baisse du $\text{CO}_2$ atmosphérique au Cénozoïque et avec le refroidissement global qui conduit à la mise en place des calottes glaciaires (Antarctique vers 34 Ma, puis glaciations quaternaires). - Autre exemple : la chaîne hercynienne au Carbonifère–Permien, associée à la glaciation permo-carbonifère (rôle renforcé par le stockage de matière organique). --- ### Conclusion L'ouverture des océans, par le dégazage magmatique des dorsales, est une source de $\text{CO}_2$ qui renforce l'effet de serre et réchauffe le climat. À l'inverse, la formation puis l'érosion des chaînes de montagnes constituent un puits de $\text{CO}_2$, par altération des silicates et sédimentation carbonatée, qui atténue l'effet de serre et refroidit le climat. La tectonique des plaques, au rythme des cycles d'ouverture et de fermeture des océans, module ainsi le climat planétaire sur des dizaines de millions d'années.