Laglaciation du Karoo est une période glaciaire qui dura de −320 à −260 millions d'années. Ce fut la secondeglaciation duPaléozoïque, la troisième ère de l’histoire de la Terre.
Elle est nommée d'après latillite dugroupe de Dwyka, situé dans la région duKaroo enAfrique du Sud, où les preuves de cette glaciation furent pour la première fois clairement identifiées auxixe siècle.
L'assemblage desplaques tectoniques de laLaurussia et du proto-Gondwana, formant laPangée, créa une masse continentale massive dans la région Antarctique ; la fermeture de l'océan Rhéique et de l'océan Iapétus perturba la circulation des courants chauds dans laPanthalassa et l'océan Thétys, ce qui entraîna un refroidissement progressif des étés ainsi que des accumulations de neige en hiver, ce qui fit croître la taille des glaciers qui couvrirent la majeure partie du Gondwana.
Au moins deux épisodes majeures de glaciation ont été identifiés. Le premier se produisit auMississippien (359-318 Ma) ; la calotte glaciaire s'étendit depuis un noyau situé en Afrique australe et en Amérique du Sud. Le second eut lieu auPennsylvanien (318-299 Ma) ; le bouclier glaciaire crût depuis l'Australie et l'Inde.
Selon Eyles et Young,« La glaciation du Dévonien tardif est bien documentée dans trois larges bassins intracratoniques au Brésil (bassins de Solimoes, Amazonas et Paranaiba) ainsi qu'en Bolivie. Au début du Carbonifère (env. 350 Ma), les strates glaciaires commencèrent à s'accumuler dans les bassins sub-andéens de Bolivie, Argentine et Paraguay. Au milieu du Carbonifère, la glaciation s'étendit à l'Antarctique, l'Australie, l'Afrique australe, le sous-continent indien, l'Asie et la péninsule arabique. Durant l'accumulation glaciaire du carbonifère tardif (env. 300 Ma), une grande partie du Gondwana connut des conditions glaciaires. Les dépôts glaciaires les plus épais du Permo-Carbonifère sont ceux dugroupe de Dwyka (1 km d'épaisseur) dans le bassin du Karoo en Afrique australe, le groupe Itararé dans le bassin du Paraná, au Brésil (1,4 km) et le bassin de Carnarvon, dans l'est de l'Australie. Les glaciations du Permo-Carbonifère sont significatives car elles marquent les changements glacio-eustatiques du niveau des mers qu'on peut retrouver dans les bassins non glaciaires. La glaciation du Gondwana au Paléozoïque tardif pourrait s'expliquer par le déplacement du supercontinent au-dessus du pôle sud[trad 1],[1]. »
Au nord de l'Éthiopie, des reliefs glaciaires tels que desstries glaciaires, desroches moutonnées et des marques laissées par le balayage du sol par les glaciers peuvent être trouvés, enfouis sous les dépôts glaciaires du Carbonifère et du Permien inférieur[2].
L'évolution des plantes terrestres au début duDévonien entraîna une élévation à long terme du niveau d'oxygène. De grandesfougères arborescentes, atteignant 20 mètres de hauteur, accompagnées delycopodes de 30 à 40 mètres, dominaient les forêts du Carbonifère qui prospéraient dans des marais de type équatorial, des Appalaches à laPologne, puis, plus tard, sur les pentes des monts de l'Oural. Le taux d'oxygène atmosphérique atteignit des niveaux élevés — on avança 35 %[3], mais des modèles révisés ramenèrent ce taux à une valeur comprise entre 15 et 25 %[4] —, et le taux global dedioxyde de carbone s'établit à moins de 300parties par million[5], ce qui correspond aux périodes glaciaires. Cette réduction de l'effet de serre s'accompagna d'une accumulation delignine et decellulose, provenant des troncs d'arbres et autres débris végétaux, qui se retrouvèrent enfouies dans les séries houillères du Carbonifère. La réduction du taux de dioxyde de carbone fut suffisante pour déclencher le processus declimat polaire, avec des étés trop froids pour permettre à la neige accumulée en hiver de fondre. L'accumulation de six mètres de neige suffit à créer une pression telle que les niveaux inférieurs se transforment en glace.
L'élévation de l'albédo causée par l'extension de l'inlandsis enclencha uneboucle de rétroaction positive, permettant aux glaces de s'étendre encore plus, jusqu'à ce que le système atteigne ses limites. La chute de température limita la pousse des plantes, et le niveau élevé d'oxygène favorisa les incendies ; même humides, les plantes pouvaient brûler. Ces deux phénomènes contribuèrent à relâcher du dioxyde de carbone dans l'atmosphère, freinant l'effet « Terre boule de neige » et générant un réchauffement par effet de serre. Les taux de CO2 remontèrent à 300 ppm au Permien.
Ces facteurs interrompirent et inversèrent l'extension des boucliers glaciaires ; la baisse de l'albédo semble avoir été suffisante pour créer des étés plus chauds et des hivers plus doux qui limitèrent l'épaisseur des champs de neige dans les zones à partir desquelles s'étaient développés les glaciers. L'élévation du niveau de la mer causée par le réchauffement ennoya les plaines où les marécages anoxiques piégeaient le carbone, le transformant en charbon. La planète présentant moins de surfaces susceptibles de séquestrer le carbone, le dioxyde de carbone retourna en plus grande quantité dans l'atmosphère, contribuant d'autant au réchauffement. Il y a 250 Ma, la Terre revint à un niveau d'oxygène atmosphérique proche de l'actuel.
L'élévation du niveau d'oxygène durant la glaciation du Karoo eut un effet majeur sur l'évolution des plantes et des animaux. La haute teneur en oxygène et la haute pression atmosphérique favorisèrent des métabolismes plus énergivores et virent l'émergence de grands vertébrés terrestres et de très grands insectes volants, telleMeganeura, une libellule de 75 cm d'envergure[7].L'Arthropleura, herbivore trapu, lointain ancêtre des mille-pattes, faisait jusqu'à 1,8 mètre de longueur, à l'instar desEuryptérides (scorpions de mer), tandis que certainsscorpions terrestres atteignaient 50 ou 70 centimètres.
L'augmentation des niveaux d'oxygène conduisit également la végétation à développer une plus grande résistance au feu, et, finalement, à l'apparition des plantes à fleurs. Des études génétiques ont montré que cela se produisit lorsque, un peu plus tard, lesAngiospermes se séparèrent desCycadophytes et desGymnospermes[8], à une date encore incertaine, entre 240 et 140 Ma[9],[10],[11].
La glaciation du Karoo présente en outre des séquences sédimentaires uniques, appeléescyclothèmes. Elles ont été produites par la répétition des altérations successives des environnements marins et non-marins.
