Cours traité de géologie à l'intention de Greta Thunberg, par le géologue Thibaut Huyghues-Despointes, sans grand espoir de réponse.

Ce texte remarquable, qui demande un effort d'attention, et une ou deux relectures pour être bien assimilé, émane d'un compatriote martiniquais géologue, qui connait son métier. Le vrai titre figure ci-dessous. Celui sous lequel nous le publions (ci-dessus) est chacun l'a deviné du Scrutateur tout craché. Dans le texte qui m'a été envoyé figure quatre figures que je n'ai pu reproduire. De telles illustrations s'adressant plutôt à des spécialistes, j'ai décidé de publier quand même le texte qui est accessible à quiconque consent un effort minimum. (LS).

Du Climat… vu par un géologue : Thibaut Huyghues-Despointes

Résumé

La géologie a cela de particulier qu’elle permet de comprendre le présent en redécouvrant simplement l’histoire de notre planète et l’univers qui la contient. Cette science a fait des progrès inouïs dans les quarante dernières années. Grâce en particulier à l’imagerie en trois dimensions de notre sous-sol et à sa reconstitution dans la dimension du temps. D’une évolution lente et quasi imperceptible à notre échelle humaine, l’homme a découvert que sa planète avait connu des soubresauts parfois catastrophiques, tant les grands mouvements qui l’ont structurée que les sédiments qu’ils ont engendrés. Et le climat a suivi… D’un monde gelé sur presque toute la surface du globe, à une terre au climat tropical jusque dans les arctiques. Et de manière périodique. Aussi, ne me paraît-il pas qu’il y ait une contribution première de l’homme au bouleversement climatique actuel, même si elle peut y contribuer. Pour quelle part ? En revanche, si cette prise de conscience lui permet de comprendre qu’il est responsable de sa planète, laquelle, qu’il le veuille ou non et qu’il y croit ou non, lui a été confiée, tant mieux. Et que nous arrêtions nos désastres écologiques en tous domaines, humains et matériels, voilà un progrès qui doit nous amener à co-créer cette cinquième ère géologique : celle de l’homme et de la nature dont il est responsable. !

Du Climat… vu par un géologue

Plusieurs catégories de « scientifiques » se préoccupent du climat, ou s’en proclament spécialistes, mais la plupart avec heureusement la dose d’humilité qu’il convient pour prédire l’avenir. L’adage est bien connu : les prophéties n’engagent que ceux qui les écoutent !

Sauf si, plus qu’à prédire l’avenir, elles expliquent le présent, à la lumière ou pour comprendre a posteriori les évènements passés. Mais encore faut-il que le présent et ses causes ne soient pas alors trop contestés, pour aborder le futur !

Alors, notre climat ?

Il existe, me semble-t-il, trois catégories de professionnels qui se préoccupent du climat : les météorologistes, les climatologues, et les géologues !

Peut-on oser l’assertion que ces spécialités se réfèrent à celles qui les précèdent, dans le temps qui passe, du moins : les météorologistes appuient leurs prédictions court terme sur leurs propres expériences récentes – quelques semaines, quelques mois, quelques années ; mais aussi sur celles plus moyen terme des climatologues – quelques années, dizaines d’années, quelques siècles, voire quelques millénaires. Les climatologues eux-mêmes sur celles moyen et long terme des géologues. Et ces derniers effectuent leurs analyses et les prédictions qui s’en suivent sur quelques dizaines ou centaines de millénaires, quelques millions, dizaines de millions ou centaines de millions d’années !

Une enquête m’avait frappée très récemment : il était demandé à toute cohorte ainsi définie de « spécialistes » s’ils croyaient à l’évolution catastrophique du climat terrestre (comprenez « à son réchauffement »), du moins telle que celle que les media actuelles nous ressassent, en y ajoutant une forte dose de culpabilité à l’égard des générations à venir.

Les climatologues soutenaient assez massivement – à près de 90% – cette hypothèse. Les météorologistes disaient que le court terme de leurs analyses ne leur permettait pas de conclusion. Les géologues quant à eux en étaient critiques à plus de 50%, sans pour autant remettre en cause le réchauffement climatique mais ses causes.

Personnellement, mes études m’ont placé dans cette dernière catégorie, en y ajoutant une bonne dose de géophysique. Et ce fut une chance, car la géologie est une des sciences qui a le plus évolué dans les quarante dernières années. Elle reste malheureusement toujours fort méconnue du grand public, si ce n’est que par certains media qui en font ressortir quand il convient ou non, des évènements sensationnels, de préférence catastrophiques ! Quand il convient ou non, c’est-à-dire sans se référer aux causes long terme dont ces processus ne sont qu’un soubresaut. Au début des années 70, quand je découvris la géologie, on me présenta un monde figé, certes modelé par les grands évènements passés mais dont la durée de mise en place ne permettait aucune observation instantanée. Il y avait certes la « ceinture de feu péripacifique » et quelques tremblements de terre parfois très violents qui trahissaient des mouvements actuels assez imprévisibles du magma. La terre n’en restait pas moins une photographie, maintenant figée, d’ères géologiques de fort longue durée, et d’une historique bien figée elle-aussi ; avec la forêt carbonifère et ses fougères arborescentes ; avec les mouvements hercyniens qui façonnèrent en France le Massif Armoricain, le Massif central et les Vosges ; avec le calme de l’ère secondaire, ses carbonates et ses dinosaures ; puis enfin l’orogénèse alpine à l’ère tertiaire, donc active il y a une trentaine de millions d’années.

Tout ceci sans compter quelques géologues canadiens, sud-africains ou australiens qui se passionnaient pour l’ère précambrienne, il y a donc plus de 600 millions d’années, dont la géologie fort complexe ne témoignait que de la multiplicité de mouvements trop anciens pour en préciser les détails. C’est vrai qu’il s’y trouvait suffisamment de gisements d’or, d’uranium de cuivre ou de kimberlites diamantifères pour expliquer qu’on y portât quelque intérêt !

Mon professeur de géologie structurale, encore appelée « tectonique » ne croyait pas exacte la théorie de la tectonique des plaques, et l’on expliquait les montagnes par des soulèvements massifs de bassins sédimentaires trop chargés de sédiments, et qui réagissaient alors par une poussée verticale vers le haut – nos fameux « géosynclinaux » pour ceux d’entre nous qui étudièrent alors la géologie. Nos professeurs avaient cependant un extraordinaire talent d’observation, mais sans la quatrième dimension du temps et donc du mouvement. Il en était ainsi des dépôts sédimentaires pour lesquels une dizaine de centimètres exigeait quelques milliers d’années ! Et les mers restaient bravement à leur place sans hausse ni baisse des niveaux suffisamment sensible pour qu’on s’en émeuve ! C’est vrai que les observations géologiques n’étaient possibles qu’à l’affleurement naturel des formations sédimentaires et par conséquent avec une vision volumétrique nécessairement restreinte.

Et puis vint l’étude, en mer, des plateaux continentaux puis des bassins profonds, à des fins scientifiques certes, mais surtout pour la prospection d’accumulations pétrolières offshore. Et là ce fut une révolution : la géophysique, essentiellement la sismique, par l’étude de la propagation d’ondes sismiques et leur réflexion par les interfaces sédimentaires, permit une échographie des sous-sols en trois dimensions. L’analyse de leurs signaux par des ordinateurs extraordinairement puissants nous permit d’obtenir une analyse quasi quantitative des contenus des roches sédimentaires. En moins de vingt années, la puissance des ordinateurs fut multipliée par dix tous les deux ans (leur refroidissement suffit à chauffer une partie de la ville de Pau où se situent les centres techniques de Total !) Cette vision en trois dimensions du sous-sol, la modélisation de ses mouvements et des dépôts produits par l’érosion des roches continentales, leur nature, leur transport par les fleuves, la vie biologique des créatures marines (qui formeront la « roche-mère » du pétrole), et leur dépôt progressif au fond des océans, le calcul des paléo températures, l’analyse topographique des fonds marins actuels et surtout l’intégration des connaissances apportées par tous les métiers des sciences de la terre, géologues, géochimistes, géophysiciens, spécialistes des transmissions des fluides, sédimentologues, physiciens, chimistes, etc.., révolutionna la géologie.

Alors voici quelques faits « instantanés », du moins de très faible durée aux échelles géologiques, qu’on peut maintenant observer ou déduire, et pas seulement dans le domaine de la climatologie, mais aussi dans les faits géologiques qui l’accompagnent. Analysons ces faits observables, parce qu’actifs à l’échelle de temps humaine, et malgré tout d’une ampleur qu’on ne pouvait soupçonner il y a peu : les grands mouvements structuraux, ou « tectoniques », les dépôts sédimentaires, et enfin notre climat. Les trois sont étroitement liés, car le climat est aussi profondément dépendant de ces soubresauts planétaires !

La tectonique des plaques

Sans aller chercher la dorsale médio-atlantique maintenant fort connue, le subcontinent indien, après s’être séparé de l’Afrique il y a 70 millions d’années, accélère aujourd’hui son déplacement vers le nord à la vitesse record de 6 cm par an ! Le plus étonnant est que l’on voit les traces de cette fracture sur les fonds océaniques (la grande faille, qui souligne ce mouvement sur le côté Est, ou plutôt ses décrochements associés, est responsable du tsunami de Phuket en 2004) : c’est le « poinçonnement » de l’Inde sous l’Himalaya (fig.1). Comment a-t-on obtenu cette image qui ne date que de 2002 ? Par mesures satellites du niveau moyen des mers. Ce dernier fait des creux et des bosses de l’ordre de 50 m par rapport au géoïde de référence, fonctions de l’attraction gravimétrique positive par les hauts fonds, et l’inverse pour les fosses. L’inversion mathématique de ces données permet de calculer la topographie du fond des mers. Une telle image ne permet plus de douter de la tectonique des plaques Fig. 1 : Poinçonnement de l’Inde : Déplacement de 6000 km en 70 MA

Les dépôts sédimentaires

Bien sûr, les études passées d’organisation et de temps de mise en place des sédiments ne sont pas contredites. Mais elles sont complétées. Il en est ainsi du canyon sous-marin qui prolonge le fleuve Zaïre au-delà du plateau continental Congo-Angola. Ce fut le projet de Recherche « Zaïngo », mené par l’Ifremer et financé par les compagnies pétrolières dont Total. C’est un peu comme le grand canyon du Colorado, mais sous l’eau. Et quelle surprise quand il fallut constater que les dépôts sédimentaires s’effectuaient en de gigantesques avalanches sous-marines de plusieurs mètres à dizaines de mètres d’épaisseur, en quelques dizaines de minutes, arrachant au passage plusieurs des caméras de détection.

Ou qu’en Mer du Nord, des dépôts sédimentaires de plusieurs milliers de mètres se sont déposés en seulement 2 à 5 millions d’années, donc plusieurs mètres par an, favorisés par l’éloignement tectonique actuel de l’Ecosse et de la Norvège.

Et enfin quelques évènements plus récents ont secoués la Terre : le plus dévastateur fut l’explosion du Santorin, dans les Cyclades égéennes. L’évènement fut daté : 1628 (1600 à 1650) avant notre ère. Il provoqua l’explosion de plusieurs centaines de km3 de roches projetées à plusieurs dizaines de kilomètres de hauteur, après la formation d’une caldeira, en contact direct avec le magma, de plusieurs centaines de mètres de profondeur. Le tsunami qu’elle provoqua, avec des vagues successives de plusieurs dizaines de mètres de hauteur, détruisit totalement en Crète la civilisation minoenne, ce qui en permit l’invasion par les grecs. Les sédiments charriés par ces vagues successives ne furent étudiés que récemment, il y a 10 ans environ.

La géologie était rattrapée par l’histoire !

Le niveau de la mer

Il a une amplitude de variation maximum d’environ 300 m. Aujourd’hui, nous sommes à la cote 250 m environ. Il y a 22000 ans au maximum de la glaciation du Würm et jusqu’à il y a 11000 ans, la mer était à son niveau le plus bas, environ 200 m en dessous du niveau actuel. Pour les sceptiques, la grotte Cosquer, découverte il y a peu dans les calanques méditerranéennes, datée de 27000 à 19000 ans, a son entrée à 37 m sous le niveau des mers actuel. On peut raisonnablement supposer que nos ancêtres n’étaient pas férus de plongée sous-marine... Et l’on pouvait aller à pied en Angleterre et marcher le long du fleuve qui avait comme affluents la Seine et la Tamise. Pas de « Brexit » alors !

Et, dans la foulée, depuis 11000 ans, la Norvège, largement débarrassée de son glacier qui la couvrait entièrement, est remontée de plusieurs centaines de mètres, comme en témoigne la profondeur des fjords, par effet isostatique ou simple rééquilibrage des masses au-dessus du manteau présent sous la croute terrestre

De même, Ephèse port de Turquie occidentale à l’époque romaine, et malgré la remontée des eaux, est totalement à sec maintenant, partiellement en raison de son ensablement, certes, mais aussi de la remontée tectonique de la Turquie sous l’effet du poinçonnement de l’Inde.

Et les températures ? La plus ancienne glaciation bien connue date d’il y a 290 à 320 millions d’années. Elle a donc duré 30 millions d’années. La terre était un globe gelé, après la disparition de 95% des espèces de cette forêt carbonifère pourtant si riche. Peut-être à cause de la collision d’un astéroïde avec la terre, quelque part en Sibérie, comme il y a 65 millions d’années avec l’astéroïde de Chicxulub, au large du Mexique, avec les mêmes conséquences sur la faune et la flore, en particulier les dinosaures.

Et la température oscilla depuis bravement, sans que l’homme n’y soit pour quoique ce soit. Avec le CO2 d’ailleurs !

Toutes les courbes maintenant présentées, sont le résultat de mesures faites dans des inclusions fluides contenues dans les roches, donc dûment datées pour les plus anciennes, ou de mesures faites dans les glaces de l’Antarctique et du Groenland pour les plus récentes. Le niveau de gaz carbonique depuis 1 million d’années (fig.2) varie d’environ 150 à 350 ppm, mais de manière extraordinairement périodique, et la corrélation avec la courbe de température globale est évidente. On y constate une périodicité de l’ordre de 110000 ans. (Fig. 2 : Variation des températures globales et de la concentration en CO2 depuis 450 000 ans)

Une des clés du mystère des changements climatiques a été découverte en 1941 par le météorologue serbe Milutin Milankovitch : il a mis en évidence trois cycles de variations des paramètres orbitaux de la Terre. Après avoir été “oubliée” pendant une trentaine d’années, cette théorie, appelée théorie astronomique des climats, ou théorie des cycles de Milankovitch, a pu être confirmée par le forages glaciaires ayant permis de mieux connaitre le climat du dernier million d’années. Elle été reprise et consolidée par le mathématicien et astronome belge André Berger en 1988. Il a été montré que ces paramètres orbitaux étaient eux-mêmes fonction des variations des orbites de Vénus, Mars et Jupiter, et de leurs effets d’attractions gravitationnels(ou « effets de marée ») induits.

Rappelons que dans l’histoire du climat, il y a deux périodes qui se répètent à des intervalles plus ou moins réguliers : - une période glaciaire qui dure dans son ensemble 100 000 ans - une période interglaciaire qui dure 10 000 ans

Les refroidissements se font lentement alors que les réchauffements se font plus brutalement. Il y a 21 000 ans les calottes de glaces étaient plus importantes, et recouvraient le nord de l’Europe et de l’Amérique : c’était alors le dernier maximum glaciaire, et nous sommes actuellement dans une période chaude dite interglaciaire.

La dernière hausse de CO2, commencée il y a 11000 ans, a pu aussi être accompagnée (cause ou conséquence ?) par un changement de circulation océanique dans l’hémisphère sud, provoquant une remontée brutale des eaux froides des fonds océaniques côtiers, encore appelé « upwelling » (Namibie, océan austral par exemple) et une fuite massive de carbone stocké dans la mer vers l’atmosphère. La capacité de stockage du CO2 dans la mer, véritable pompe à carbone par le jeu des

microorganismes, diatomées et phytoplancton, est 50 fois supérieure à la quantité de CO2 actuelle moyenne de l’atmosphère. Mais cela ne parait pas suffire à expliquer l’intensité et la soudaineté relative de ces évènements.

Les évolutions décrites ci-dessus ont eu lieu, pour au moins au-delà de 1000 ans, avec l’absence totale de facteur anthropique !

La concentration des trois principaux gaz à effet de serre, dioxyde de carbone, méthane et protoxyde d’azote a atteint cependant en 2017 des sommets qu’on ne retrouve qu’il y a trois à cinq millions d’années, alors que la température estimée était de 2 à 3 °C plus élevée qu’aujourd’hui, et le niveau des mers supérieur de 10 à 20 m au niveau actuel. La figure 4 représente l’évolution de la seule température de la planète depuis 250000 ans, et son accélération actuelle toujours conforme à son modèle périodique précédent. Y sont représentées aussi quelques activités anthropiques au cours de la période glaciale du Würm, mais sans lien apparent avec cette dernière : L’apparition de l’homo sapiens, il y a 200000 ans, la disparition de l’homme de Java, vers – 55000 ans puis celle de l’homme de Neandertal, il y a 30000 ans. Celle-là est plus probablement due au choc avec les Homo Sapiens, guerre ou virus ? Cela étant dit, l’homme européen a 3 % de son ADN d’origine néandertalienne ! Fig. 4 : Evolution de la température de la planète depuis 250 000 ans

A-t-il existé d’autres évènements climatiques catastrophiques dans le passé, et bien analysés ?

Il y a 56 MA (millions d’années), un réchauffement brutal se produisit à la limite géologique du Paléocène et de l’Eocène. Il est connu comme le PETM : « Paleocene-Eocene Thermal Maximum ». La température a grimpé de 6°C en 10000 à 20000 ans. Cela a été la plus rapide et la plus importante perturbation climatique de notre ère. Jusqu’à aujourd’hui. La température moyenne de la terre y est alors estimée à 25-30°C, et le niveau des mers 50 m plus haut qu’actuellement. L’activité volcanique est le suspect numéro 1, car elle est intense, notamment entre l’Islande et la Norvège. Et les océans réchauffés libèrent leurs hydrates, et donc des quantités phénoménales de méthane (les hydrates sont des molécules de méthane (CH4) piégées par des carapaces de molécules d’eau), et donc de gaz à effet de serre, dix fois plus absorbants que le CO2. Ces hydrates sont l’effet des fuites naturelles des gisements d’hydrocarbures à travers les failles liées à l’ouverture des océans, donc à la tectonique globale. Stables à 1200-1500 m d’eau et à des températures de l’ordre de 4°C, ils libèrent brutalement leur méthane en cas de rupture de l’équilibre thermodynamique, par exemple ; en cas d’augmentation même faible de la température. Il est probable que l’aspect exceptionnel de ce réchauffement climatique précis fut aussi la cause puis la conséquence de la fonte des permafrosts sibériens et canadiens qui, en libérant alors aussi de grosses quantités de méthane d’origine biogénique, accélérèrent ce processus. Et c’est ce que nous risquons de connaître aujourd’hui ! Mais encore sans en prouver la contribution anthropique ! Quelles conclusions peut-on tirer de cette analyse ?

Alors, l’homme la dedans ? Je comprends le géologue qui souligne la quasi-absence de responsabilité de l’homme dans l’évolution naturelle du CO2 et de la température associée, tout du moins jusqu’à une époque assez récente, puisqu’ils sont dus à des phénomènes cycliques totalement indépendants de toute activité anthropique. Alors maintenant, qu’il y ajoute sa contribution, c’est très probable, mais en quelles proportions ? Qu’il cherche à la contrer, pourquoi pas, mais comment ? Il n’est qu’un élément dans la cause de l’augmentation des gaz à effet de serre dans l’atmosphère En revanche, il peut s’y préparer ! Il y a un vif intérêt à suivre en temps réel ces variations climatiques aux échelles locales, continentales et globales. Peut-être donc une première conclusion : Ouvrons l’œil ! Puis, à l’échelle « temps » de la météorologie, et en tendant vers le moyen terme du climat : S’adapter ! Ensuite, la terre étant un système d’instabilité dynamique, à boucles de rétroaction nombreuses avec multiples attributs non-linéaires mais interdépendants (système dit “chaotique”), nous ne pouvons savoir si le système climatique tendra vers un nouveau pseudo-équilibre temporaire (ce que “les gens” appellent “normal”), ou si il y aura une succession d’états fluctuants pendant des périodes à découvrir.

Aujourd’hui, une conséquence possible est l’adaptation de nombreuses espèces (les microbes ne la craignent pas trop, étant déjà passées par là d’innombrables fois, ce qui peut poser des problèmes !), et la disparition d’espèces sans cheminement évolutif.

Ainsi la disparition de millions d’espèces animales et végétales à la fin du crétacé (et pas que les dinosaures vedettes !) est le fruit de la conjugaison des effets (plus longs qu’on ne le suppose) de la chute d’un météorite géant (attestée par la présence de dépôts spécifiques contemporains entre eux dans de nombreux points du globe), d’une série d’éruptions volcaniques colossales en Inde (les trapps du Deccan de 2400 m d’épaisseur), et d’un long phénomène de dégénérescence observé sur certains groupes : les fameuses ammonites par exemple, se sont mises à se dérouler au cours du crétacé jusqu’à former des bâtonnets ou des formes délirantes ! Démêler la part respective de chaque contribution a considérablement accéléré … la calvitie et la consommation d’aspirine des chercheurs ! Faut-il essayer de comprendre la raison de ces catastrophes naturelles ? Catastrophes naturelles ou providentielles ?

Tsunamis ou tremblements de terre, incendies ou éruptions volcaniques tuant des innocents et ruinant des régions paraissent un scandaleux déséquilibre de la création. Mais n’oublions pas que sans ces mouvements tectoniques, la Terre pourrait être recouverte d'une épaisseur de 3000 m de glace, comme elle le fut pendant 30 millions d'années durant l’époque permienne, il y a 290 MA. Ce sont les volcans qui ont réveillé la Terre.

Sans l'astéroïde qui a frappé la presqu'île du Yucatan, d'environ 12 km de diamètre et avec une force d'impact de 70 000 km/h, l'ère des dinosaures ne se serait pas achevée pour laisser la place aux mammifères,

Le vrai problème, c'est que l'homme ne parait plus connaitre la nature, il n’en a pas la maitrise, et ne peut dès lors en prévoir les soubresauts qui la font vivre. Le drame biologique ou géologique, indépendant de la volonté humaine et que nous voyons à notre petite échelle comme une tragédie, sert-il donc ultimement au bien commun de l'humanité ? L’homme peut-il en mieux comprendre les clés. Ou l'intelligence humaine est-elle impuissante pour comprendre ce singulier ordonnancement du chaos au service de l'ordre, de la destruction au service de l'édification, de la mort au service de la vie ?

En revanche, l’homme est totalement responsable des dégâts écologiques qu’il cause à sa planète. Des pollutions innombrables et potentiellement catastrophiques dont nous ne pouvions soupçonner la rapidité de propagation. Le meilleur exemple en sont les « océans de plastiques » qu’il parait de plus en plus difficile de résorber et qui non seulement polluent mais dégradent et tuent l’écosystème sous-marin.

Aussi, si cette mobilisation maintenant mondiale sur le climat incite à mieux respecter l’écologie globale. Tant mieux ! Mais sans masquer la vérité ! Que l’homme croit ou non à la création, il en est maintenant responsable, comme un cadeau qu’il doit préserver ! Au moins pour ses enfants ! Sinon, comme le dit Saint Thomas d’Aquin, l'intelligence s’en trouverait obscurcie.

Thibaut Huyghues-Despointes (Consultant, ancien directeur R&D Total Exploration-Production, ancien Secrétaire Général Comité Technologie Groupe Total)

Septembre 2019

Merci à Peter Homewood, Scientific collaborator with the Geoscience Department