Fiche de révision : Oxygénation de l’atmosphère terrestre

📋 Plan du Cours

1. Évolution du dioxygène atmosphérique
2. Indices géologiques de l’oxygénation
3. Cyanobactéries et stromatolites
4. Accumulation du dioxygène atmosphérique
5. Sources et puits actuels de dioxygène

📖 1. Évolution du dioxygène atmosphérique

★ À maîtriser

• La concentration atmosphérique en dioxygène commence à augmenter vers −2,5 Ga et atteint rapidement 2 %.

• Vers −800 Ma, une nouvelle hausse porte rapidement la concentration atmosphérique en dioxygène à un peu plus de 10 %.

• La concentration atmosphérique actuelle en dioxygène est atteinte vers −500 Ma.

Compléments

• Après cette hausse initiale, la concentration en dioxygène reste stable autour de 1 % pendant environ 1,5 Ga.

• La concentration atmosphérique en dioxygène a connu d’importantes fluctuations entre −500 Ma et aujourd’hui, avec un pic vers −300 Ma.

• La reconstitution de l’évolution du dioxygène atmosphérique repose sur des données éparses et des extrapolations, ce qui entraîne de fortes incertitudes.

• Une échelle logarithmique peut donner l’impression qu’une grande partie du dioxygène atmosphérique était déjà présente vers −2,5 Ga, alors que la principale phase d’oxygénation débute vers −800 Ma.

💡 Astuce mémo

−2,5 Ga : hausse ; −800 Ma : nouvelle hausse ; −500 Ma : valeur actuelle

📖 2. Indices géologiques de l’oxygénation

★ À maîtriser

• Les fers rubanés témoignent d’une oxygénation précoce des océans à partir de −3,8 Ga.

• Dans les océans primitifs, les ions Fe²⁺ s’oxydent en Fe³⁺, qui précipite sous forme d’oxyde de fer et contribue à la formation des fers rubanés.

• Les sols rouges continentaux, ou « red beds », attestent la présence de dioxygène dans l’atmosphère vers −2,2 Ga, lorsque les ions Fe²⁺ s’oxydent sur les continents.

Compléments

• Les fers rubanés sont des roches sédimentaires marines formées entre −3,8 et −1,9 Ga.

📌 Les fers rubanés indiquent l’oxygénation des océans, tandis que les sols rouges continentaux attestent l’apparition ultérieure du dioxygène atmosphérique.

💡 Astuce mémo

Fers rubanés : océans oxygénés, atmosphère sans O₂ ; sols rouges : O₂ atmosphérique

📖 3. Cyanobactéries et stromatolites

🔑 Notions clés & Définitions

• Cyanobactérie : Bactérie photosynthétique aquatique.
• Stromatolithe : Accumulation de lits calcaires et de petits débris rocheux entremêlés de filaments de cyanobactéries.

★ À maîtriser

• Les stromatolites fossiles indiquent qu’il existait vers −3,6 Ga des êtres vivants unicellulaires proches des cyanobactéries actuelles.

• La photosynthèse s’écrit $6\mathrm{CO_2} + 6\mathrm{H_2O} \xrightarrow{\text{lumière}} \mathrm{C_6H_{12}O_6} + 6\mathrm{O_2}$.

Compléments

• Les cyanobactéries fossiles sont les premiers producteurs de dioxygène connus.

• Les cyanobactéries des stromatolites libèrent du dioxygène par photosynthèse, contribuant à l’oxydation progressive des océans à partir d’environ −3,6 Ga.

💡 Astuce mémo

Photosynthèse des cyanobactéries → libération de dioxygène dans l’océan

📖 4. Accumulation du dioxygène atmosphérique

★ À maîtriser

• Le dioxygène libéré dans les océans primitifs se combine avec le fer dissous, puis le fer oxydé précipite et contribue à former les fers rubanés.

• Le dioxygène produit dès environ −3,5 Ga reste d’abord dans l’hydrosphère et demeure absent de l’atmosphère tant que le fer océanique précipite.

Compléments

• Après la précipitation du fer océanique, le dioxygène peut s’accumuler dans l’atmosphère.

📌 Vers −2,2 Ga, l’atmosphère réductrice, dépourvue de dioxygène, devient oxydante, c’est-à-dire qu’elle contient du dioxygène.

📖 5. Sources et puits actuels de dioxygène

📝 Points essentiels

• De nos jours, la photosynthèse constitue la principale source de dioxygène atmosphérique.

• De nos jours, la respiration et les combustions constituent les principaux puits de dioxygène atmosphérique.

💡 Astuce mémo

Photosynthèse : source ; respiration et combustions : puits