1.6 Comment a évolué le climat au cours des temps géologiques ?

Le climat varie à toutes les échelles de temps, de la saison aux grandes ères géologiques (milliards d’années). Les mécanismes influençant le climat sont différents suivant les échelles de temps.

1.6.1 Les dépôts des glaciers

Les grandes périodes froides sont déterminées par l’existence de calottes glaciaires (Deconinck, 2006). La glace n’a pas été conservée mais les glaciers ont laissé des signatures dans les sédiments (Figure 1.9) :

  • Les « planchers glaciaires » (A) sont des surfaces modelées par le passage d’un glacier : ils sont plans ou ondulés et ornés de stries et de cannelures.
  • les « diamictites » (B) sont des roches composées de blocs et de graviers (pierres millimétriques à métriques) insérés dans une matrice plus fine. Comme elles sont comparables aux roches créées par l’érosion des glaciers (les tillites), leur présence peut indiquer l’emplacement d’anciens glaciers.
  • les « Ice rafted debris » (C) sont des masses rocheuses prises dans un iceberg et relâchées dans la mer quand l’iceberg fond progressivement. Ils peuvent être retrouvés dans les sédiments marins, témoignant de l’existence de calottes glaciaires.
Figure 1.9. A : Plancher glaciaire de l’Ordovicien terminal (Hirnantien ; -440 Ma), bassin du Djado, NE du Niger (Cliché : J.F. Buoncristiani/M. Guiraud, in Deconinck J.-F., 2006 : Paléoclimats, l’enregistrement des variations climatiques. Vuibert, 198 p. ). À la surface, les cannelures et les stries permettent de déterminer le sens de déplacement de la glace. B : Diamictite (« Iron formation », Protérozoïque supérieur, Yukon, Canada ; poster The Giant Crest Iron Deposit – Yukon and Northwest Territories, Lewis et al ; www.geology.gov.yk.ca). C : Ice rafted debris inclus dans un sédiment marin (Namibie, Formation de Ghaub, Néoprotérozoïque ; www.snowballearth.org).

1.6.2 Les grandes variations climatiques de la Terre

A l’échelle géologique, le climat oscille entre deux modes (EnSavoirPlus 1.4) :

  • glaciation ou « ice house » : la présence de dépôts glaciaires témoigne de l’existence de calottes aux pôles (Deconinck, 2006Deconinck J.-F., 2006 : Paléoclimats, l’enregistrement des variations climatiques. Vuibert, 198 p.). À certaines périodes, la Terre a même été entièrement recouverte par une calotte de glace (« snowball Earth »).
  • « greenhouse » : aucun dépôt glaciaire n’a été découvert, ce qui rejette l’existence de calottes. L’effet de serre était important : il y a 400 millions d’années, le taux de CO2 était de 6000 ppm (parties par million), soit environ 20 fois le taux actuel.
Fictional Snowball Earth 1 Neethis

Entre ces deux extrêmes climatiques, la température varie de 10 °C. Ces variations climatiques sont contrôlées par la tectonique des plaques, qui régule la teneur en dioxyde de carbone dans l’atmosphère, par le biais du volcanisme et de l’érosion. Depuis 50 millions d’années, nous sommes dans une période glaciaire à l’échelle de l’histoire de la Terre.