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Que sont les cycles biogéochimiques ?

Eh bien, ce sont des cycles naturels de la Terre.
Le cycle des roches, le cycle de l'eau, le cycle du carbone, le cycle de la silice, le cycle de l'azote, et d'autres encore.

Aujourd'hui, je vous propose de découvrir le cycle des roches...

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Les roches qui composent la croûte terrestre, que ce soit la croûte océanique ou la croûte continentale, sont régies par un cycle : le cycle des roches.
Bien que nous en connaissions aujourd'hui le fonctionnement, ce cycle est si lent qu'à l'échelle humaine, nous sommes incapables de voir toutes ses étapes se succéder sur une même roche. Il nous faut prendre du recul et regarder tout ce qui nous entoure pour en avoir une vue d'ensemble et l'appréhender dans sa totalité.

Tout part du manteau terrestre : la roche qui le compose y est à l'état visqueux. Sa viscosité est très élevée, mais permet quand même des mouvements très lents (à l'échelle de millions d'années). Concrêtement par exemple, la tectonique des plaques est possible en raison de la viscosité des roches du manteau.

Dans le manteau et la croûte terrestre, il y a des poches de magma. La roche y est dans un état plus "liquide" : la viscosité y est moins élevée. La lave est une bonne représentation d'un magma.

Lorsque le magma refroidit, il se solidifie et devient une roche dite ignée (du latin igneus qui signifie feu).
Ces roches peuvent soit avoir refroidi rapidement, comme le basalte, dans ce cas les cristaux n'ont pas eu le temps de se former, on parle d'une roche microlithique ; soit elles ont refroidi lentement, dans une chambre magmatique ou dans un filon, comme le granite, dans ce cas le refoidissement lent a permis aux atomes de s'agencer en cristaux bien formés, on parle alors de roche microgrenue à grenue.

Si une roche ignée entre en fusion, elle retourne à l'état de magma.

Une fois en surface, une roche ignée est soumise aux éléments : le vent, l'eau, la pluie, la chaleur, le gel, le dégel... Autant d'éléments qui vont altérer la roche suivant deux phénomènes : l'érosion mécanique (l'alternance gel/dégel induit la formation de fractures par exemple) et l'altération chimique (l'acidité des eaux de pluies dissout la roche).
L'érosion mécanique entraîne la formation de fragments de roche qui sont emportés par le ruissellement depuis les hautes montagnes vers la mer. Durant leur transit dans les torrents et les rivières, ces fragments de roche deviennent de plus en plus petits avec le temps, ils s'érodent, ce qui donne des sédiments comme les sables des plages ou encore les argiles du fond des rivières, des lacs et des mers.
Les sédiments sont ensuite transportés et regroupés dans des zones d'accumulations (généralement le fond des lacs, des mers et des océans).

Ils sont progressivement enfouis, recouvert par de nouveaux sédiments venus du continent. Les conditions de pression et de température augmentent, les fluides interstitiels (entre les interstices) chargés en éléments dissous induisent la formation de ciment entre les grains : ils s'indurent, c'est la diagenèse. Les sédiments deviennent ainsi des roches sédimentaires, comme le grès ou le calcaire (un bon exemple est le calcaire de Bordeaux, riche en fossiles marins).

Lorsque les roches sédimentaires arrivent en surface (par surrection, donc soulèvement d'une chaîne de montagne par exemple), elles sont soumises à l'érosion mécanique et à l'altération chimique, ce qui les ramène à l'état de sédiment.

Lorsque les roches sédimentaires ou les roches ignées sont soumises à des contraintes de pression élevée, ou de température élevée, ou les deux à la fois, leur nature évolue : les cristaux des roches ignées s'organisent en lits de minéraux bien différenciés (ce qui donne des gneiss par exemple) et les roches sédimentaires s'agencent suivant des lits également (comme les lauzes ou les ardoises par exemple). De même, une fois en surface, les roches métamorphiques sont soumises à l'érosion et à l'altération et produisent des sédiments.

Enfin, les roches métamorphiques peuvent également subir une fusion et retourner à l'état de magma. Et ainsi, la boucle peut reprendre et le cycle des roches perdurer.

Bon, eh bien ma foi, ça fait déjà pas mal de choses tout ça !
Comprendre ce cycle nous permet de mieux appréhender le monde qui nous entoure.
Mais en quoi peut-il jouer sur le climat ?

Parce qu'après tout, c'est bien en discutant du changement climatique et de CO2 que je vous ai parlé pour la première fois des cycles biogéochimques.
Car oui, le cycle des roches est un acteur majeur de la régulation du climat mondial à long terme.
Et cette question, nous la verrons ensemble dans le prochain épisode !

Merci d'avoir regardé cette vidéo jusqu'au bout !
Passez une belle journée et à très vite sur www.terres-du-passe.com !

Références bibliographiques

Brahic et al., 2006. Sciences de la Terre et de l'Univers, éd. Vuibert, 3e édition.

Cours licence 1, Sciences de la Terre, 2011. Thierry Mulder, Université de Bordeaux.

Caron, J.-M., A. Gauthier, J.-M. Lardeaux, A. Schaaf, J. Ulysse & J. Wozniak (2003) (2e édition, 1989). Comprendre et enseigner la planète Terre. Ophrys, Gap – Paris, 303 pages.

Schneeberger P., Kaspar C., Goix H. & Goix M. 2016. Enseigner la genèse des magmas sous une dorsale : exemple de la fusion partielle en classe de première scientifique. Recherche en didactique des sciences et technologie (RDST), pp. 95-124, https://doi.org/10.4000/rdst.1427

 Sources audio et visuelles

Cartoon Hoedow - Media Right Productions - Bibliothèque YouTube

Girl before a mirror - Verified Picasse - Bibliothèque YouTube

Cologne 1983 - Josh Kirsh - Media Right Productions - Bibliothèque YouTube

Vidéo volcan : Vidéo de Gylfi Gylfason sur Pixabay

La tectonique des plaques par le Professeur Scotese

Torrent de montage : Vidéo de Sergio Cerrato - Italia sur Pixabay

Lave : Image par WikiImages de Pixabay

 Ariel Provost (traduction des labels depuis la version en anglais Partial melting asthenosphere EN.svg, légende originale), CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons