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Définition de : ÉCHELLE STRATIGRAPHIQUE

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Article publié par Encyclopaedia Universalis ÉCHELLE STRATIGRAPHIQUE La Terre telle qu'elle est aujourd'hui représente la dernière image d'un film que le géologue cherche à reconstituer à partir de données essentiellement fragmentaires, d'autant plus incomplètes qu'elles sont anciennes. La stratigraphie – étymologiquement, la description des couches de terrain, encore appelées strates – étudie l'agencement, dans le temps et l'espace, des terrains et des événements enregistrés afin d'aboutir à une reconstitution de l'histoire de la Terre. Cette discipline est donc fondamentalement confrontée à la notion de temps qui est généralement représentée par une échelle : l'échelle stratigraphique. La notion du temps en sciences de la Terre Dans le domaine des sciences de la Terre, le temps n'est pas directement accessible et mesurable. Il ne peut être appréhendé qu'au travers de traces (des restes d'organismes, par exemple) qui l'ont « fossilisé ». La plupart d'entre elles n'ont pas de signification temporelle en elles-mêmes mais elles peuvent en acquérir grâce à leur position par rapport à d'autres. Au-delà de la trace conservée, l'objet fossilisé correspond à un événement (remontée du niveau marin, par exemple), c'est-à-dire à un processus qui a eu lieu à un certain moment (aspect chronologique) et avec une certaine durée.
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ÉCHELLE STRATIGRAPHIQUE

La Terre telle qu'elle est aujourd'hui représente la dernière image d'un film que le géologue cherche à reconstituer à partir de données essentiellement fragmentaires, d'autant plus incomplètes qu'elles sont anciennes. La stratigraphie – étymologiquement, la description des couches de terrain, encore appelées strates – étudie l'agencement, dans le temps et l'espace, des terrains et des événements enregistrés afin d'aboutir à une reconstitution de l'histoire de la Terre. Cette discipline est donc fondamentalement confrontée à la notion de temps qui est généralement représentée par une échelle : l'échelle stratigraphique.

La notion du temps en sciences de la Terre

Dans le domaine des sciences de la Terre, le temps n'est pas directement accessible et mesurable. Il ne peut être appréhendé qu'au travers de traces (des restes d'organismes, par exemple) qui l'ont « fossilisé ». La plupart d'entre elles n'ont pas de signification temporelle en elles-mêmes mais elles peuvent en acquérir grâce à leur position par rapport à d'autres. Au-delà de la trace conservée, l'objet fossilisé correspond à un événement (remontée du niveau marin, par exemple), c'est-à-dire à un processus qui a eu lieu à un certain moment (aspect chronologique) et avec une certaine durée. Il faut donc essayer d'atteindre le temps à travers une série complexe, un ensemble quadridimensionnel puisqu'il s'agit d'une forme structurée dans l'espace (x, y et z) qui a une histoire, la quatrième dimension étant celle du temps. Il s'agit, en général, de couches de terrains, parfois regroupées en « formations », et de toutes les données qu'elles renferment (géométriques, chimiques, biologiques, etc.).

Le temps englobe trois concepts fondamentaux : la simultanéité, la succession et la durée. Dans le temps géologique écoulé, il importe de déterminer si deux événements sont synchrones. Pour cela, le géologue fait appel à la corrélation stratigraphique qui consiste à comparer les couches entre elles et à y établir des liens. On peut aller plus loin en ordonnant les différents événements afin de constituer une succession chronologique : c'est l'échelle stratigraphique. Un aspect quantitatif s'ajoute à cette notion, celui de la durée : il ne peut être apprécié que si une évaluation est possible, par exemple à partir de plusieurs événements. La connaissance de la durée est indispensable pour une approche phénoménologique de la géologie telle que la transformation de roches, la formation de plis ou de chevauchements, les transformations successives d'espèces, etc. Pendant longtemps, deux approches du temps presque opposées ont prévalu. L'une tendait à sous-évaluer les durées ; elle impliquait alors des phénomènes catastrophiques. L'autre introduisait une sorte de mythique « facteur temps » qui était censé résoudre tous les problèmes. Ce n'est qu'avec la radiochronologie, fondée sur des rapports isotopiques d'éléments et qui s'est développée dans les années 1950, que la notion de durée a pu être évaluée et les âges chiffrés.

La représentation du temps

La notion d'histoire de la Terre, c'est-à-dire d'enchaînements linéaires, apparut vers la fin du xviiie siècle, après que Georges Cuvier eut montré que les fossiles étaient des organismes disparus qui s'étaient succédé et que les différents niveaux du sous-sol étaient « corrélables ». Au xixe siècle, Alcide d'Orbigny proposa de retenir les associations de fossiles comme moyen de corréler et de superposer des couches de terrains dans un certain ordre. Certaines de ces couches représentaient des tranches de temps et pouvaient donc servir d'étalon (baptisées ultérieurement « stratotypes », parce que typiques de certaines strates).

Dès qu'une conception historique des transformations de la Terre eut vraiment pris corps, un modèle concret de représentation du temps devint nécessaire. Fondé sur une succession chronologique déduite de l'observation, il est constitué par une suite d'unités stratigraphiques, les étages, qui se regroupent en séries puis en systèmes pour former des ères. Par exemple, l'Aquitanien est un étage du Miocène (la série) ; le Miocène appartient au Néogène (le système) qui, lui, constitue une partie du Cénozoïque (ère). Chaque unité stratigraphique (ère, système, série ou étage), reconnue internationalement, est définie par un certain nombre de caractères qui permettent de l'identifier ailleurs que dans son lieu de définition initiale. L'échelle stratigraphique n'est donc qu'une construction intellectuelle, une convention qui exprime le temps d'une manière artificielle. La convention s'exprime aussi en termes de couleurs : c'est ainsi, par exemple, que le Jurassique est représenté en bleu, le Crétacé en vert sur toutes les échelles stratigraphiques du monde, de même que sur toutes les cartes géologiques, ces dernières étant fondées sur les âges plus que sur les types de terrain. Comme ce sont les fossiles qui ont servi à établir la première échelle stratigraphique, les subdivisions de celle-ci correspondent à de grandes modifications de la biodiversité : la plus grande crise du monde vivant, qui se déroula il y a 250 millions d'années, correspond précisément à la limite entre l'ère primaire (Paléozoïque) et l'ère secondaire (Mésozoïque). Une autre des crises majeures sépare l'ère secondaire de l'ère tertiaire (ou Cénozoïque), il y a 65 millions d'années. Les étages sont généralement les unités opérationnelles qui sont représentées par un ensemble de couches. Ils sont reconnaissables sur le terrain d'un lieu donné et précis, c'est pourquoi ils portent souvent le nom de la région, ou de la localité, où ils ont été définis : le Lutétien a été défini à Paris, le Givetien à Givet, etc. Les affleurements des couches de terrains qui correspondent à ces étalons internationaux de temps justifient leur statut de sites protégés. Il y en a actuellement une dizaine en France.

Divers types d'événements peuvent être envisagés pour fonder une échelle stratigraphique. On peut alors concevoir que les différentes branches de la géologie construisent leur propre échelle de façon indépendante (tectonique, biostratigraphique, magnétique, climatique, etc.) ou unissent leurs efforts pour élaborer des échelles dites intégrées qui sont actuellement très recherchées car potentiellement plus puissantes. Les indicateurs permettant la construction de l'échelle ne doivent pas être équivoques. Par exemple, le stratigraphe recherchera des fossiles présentant une évolution continue (pour éviter les lacunes) et irréversible (pour qu'un état ne puisse pas se retrouver à plusieurs époques).

Si les principes de l'échelle stratigraphique sont relativement simples, il n'y a pas d'approche facile et unique ; ce n'est sans doute pas sans raison que la commission de stratigraphie est l'une des plus importante de l'Union internationale des sciences géologiques.

Auteur: Patrick DE WEVER
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