M7 Accouplements de terre solide - Système de surface

Topique

Les interactions entre la Terre solide et le système de surface — c'est-à-dire l'atmosphère, l'hydrosphère, la cryosphère et la biosphère — opèrent sur des échelles de temps allant de milliers à millions d'années et constituent les principaux régulateurs à long terme du système climatique. Le volcanisme injecte du dioxyde de carbone et du dioxyde de soufre dans l'atmosphère ; l'altération chimique des silicates consomme ce même dioxyde de carbone à un rythme qui dépend à la fois de la température et des précipitations de la région où elle se produit ; l'érosion glaciaire modifie la topographie et contribue au soulèvement isostatique ; et le dégazage géologique profond, quant à lui, entretient le cycle du carbone à l'échelle des temps géologiques.

Le thermostat silicaté-carbonate est le mécanisme de rétroaction négative à long terme qui stabilise le climat terrestre : si la concentration de dioxyde de carbone atmosphérique augmente et que la température augmente en conséquence, l'altération chimique des silicates s'accélère. Cette accélération de l'altération chimique consomme davantage de dioxyde de carbone qu'auparavant, et cette consommation supplémentaire entraîne une baisse des concentrations de dioxyde de carbone et de la température jusqu'à ce que l'équilibre soit rétabli, bouclant ainsi une boucle de rétroaction autorégulatrice. La durée de séjour du dioxyde de carbone dans ce cycle avant sa consommation varie de trois cent mille à cinq cent mille ans.

Sans ce thermostat silicaté-carbonaté, la Terre aurait probablement subi un emballement irréversible de l'effet de serre, semblable à celui qui règne actuellement sur Vénus, ou un gel global complet, comme celui survenu lors des épisodes dits de « Terre boule de neige ».

Le rebond isostatique postglaciaire, quant à lui, modifie la sismicité régionale : lorsque la pression exercée sur la croûte terrestre par le poids de la glace diminue avec le retrait des glaces, la contrainte effective sur les failles préexistantes dans cette région se modifie, et cette modification peut déclencher des séismes même dans des régions normalement peu sismiques, comme la Scandinavie ou le Canada.

L'érosion glaciaire s'accélère considérablement pendant une période glaciaire, et cette érosion accélérée entraîne une exhumation rapide, enregistrée dans l'histoire thermochronologique des roches. Les millions de kilomètres cubes de sédiments que cette érosion dépose sur les marges continentales chargent également différemment la lithosphère d'un point à l'autre, complétant ainsi, avec le thermostat silicate-carbonate et le rebond isostatique décrits précédemment, l'ensemble des couplages entre la Terre solide et le système de surface par lesquels cette description a commencé.

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