Notions de stratigraphie

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Par Marc Jauniaux

La stratigraphie est la science qui étudie la succession des dépôts sédimentaires, généralement disposés en couches ou strates. Elle permet d’établir une chronologie stratigraphique relative, grâce à l’utilisation de deux principes :

- Le principe de continuité selon lequel une même couche a le même âge sur toute son étendue.

- Le principe de superposition selon lequel, de deux couches superposées, non renversées par la tectonique, la plus basse est la plus ancienne.

De plus, le contenu en fossiles des couches permet d’effectuer des corrélations stratigraphiques à distance. C’est la paléontologie stratigraphique. On aboutit ainsi à des divisions différenciées par la nature des arguments qui servent à les définir :

- Les divisions lithostratigraphiques fondées sur la nature des terrains, indépendamment de leur contenu en fossiles. La plus petite division est la couche (ou strate ; on dit aussi banc, lit, niveau, assise, horizon) ; plusieurs couches constituent un membre (anciennement ~ assise) ; plusieurs membres constituent une formation, plusieurs formation un groupe.

- Les divisions biostratigraphiques fondées sur le contenu en fossiles. La division de base est la biozone.

- Les divisions chronostratigraphiques caractérisées par des ensembles de couches auxquelles on fait correspondre des intervalles de temps (divisions géochronologiques). Les techniques modernes de datation permettent de donner un âge absolu plus ou moins précis à ces divisions.

La division de base est l’étage, défini par rapport à un affleurement type, qui sert en quelque sorte d’étalon, et que l’on nomme stratotype. Le nom de l’étage est le plus souvent dérivé de celui d’un lieu géographique auquel on ajoute le suffixe –en ou –ien (en anglais –an ou ian ). Ce lieu est généralement, mais pas obligatoirement, celui où se trouve le stratotype.

Des divisions plus petites que l’étage peuvent être utilisées ; ce sont des chronozones ou des biozones, définies par un ou plusieurs fossiles caractéristiques ou fossiles-guides. Ces fossiles doivent avoir une très large répartition géographique (mondiale, de préférence) et une très courte durée d'existence. Ils étaient à l'origine pour le Paléozoïque les trilobites et les graptolites, pour le Mésozoïque les ammonites, bélemnites et oursins, et pour le Cénozoïque les gastéropodes et, plus rarement, les dents de squales. Actuellement on utilise plutôt des microfossiles (seulement observables au microscope) car ils peuvent être récupérés en masse même d'une petite quantité de sédiment. Les échantillons récupérés d'un forage ont très peu de chance de contenir un trilobite ou une ammonite complète et identifiable, mais peuvent renfermer des milliers de microfossiles-guides. Les microfossiles les plus utilisés sont les foraminifères (unicellulaires à coquille dure), les conodontes (dents microscopiques d'un animal primitif encore peu connu), les radiolaires (algues siliceuses), les acritarches et les spores des végétaux supérieurs. Certaines zones ont une durée inférieure au million d'années. Au plus les espèces-guides utilisées ont une existence brève, au plus la zone sera précise dans le temps.

L’équivalent géochronologique de l’étage est l’âge dont la durée, en moyenne, est de 5 à 6 millions d’années.

(exemple : étage Barrémien (de Barrème, Alpes de Haute Provence), stratotype à Angles, Alpes de Haute Provence, alternance d’une cinquantaine de bancs calcaires et marneux (plus réduits) numérotés. Pratiquement 11 zones ont été différenciées grâce aux ammonites qui s’y trouvent).

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Plusieurs étages forment une série (équivalent géochronologique : époque ).
Plusieurs séries forment un système (équivalent géochronologique : période ).
Plusieurs systèmes forment un érathème (équivalent géochronologique : ère ).
Plusieurs érathèmes forment un éonothème (équivalent géochronologique : èon ).

Les temps géologiques ont été subdivisés en deux éons :
- l'éon Cryptozoïque (du grec signifiant Vie cachée) qui est un synonyme du Précambrien,
- l'éon Phanérozoïque (du grec Evidence de vie).

L'éon phanérozoïque est lui même divisé en trois ères :
- l'ère Paléozoïque (du grec Vie ancienne) ou Primaire,
- l'ère Mésozoïque (du grec Vie moyenne) ou Secondaire,
- l'ère Cénozoïque (du grec Vie récente) qui regroupe le Tertiaire et le Quaternaire.

Ces ères ont elles-mêmes été divisées en systèmes, par exemple l'ère Secondaire comprend les systèmes Triasique (ou Trias), Jurassique et Crétacé.

Tous les noms correspondant à ces divisions doivent commencer par une majuscule, sauf s'ils sont utilisés comme adjectifs ( ex : le Tournaisien , les sables bruxelliens ).

Un certain nombre d'étages stratigraphiques ont été définis en Belgique, surtout dans le Paléozoïque. On peut citer le Gedinnien (de Gedinne), le Frasnien (de Frasnes-lez-Couvin), le Famennien (de la Famenne), le Tournaisien, le Dinantien, le Viséen, le Namurien, l'Yprésien, ...

Une partie importante de ces étages est représentée dans notre pays, surtout dans le Cénozoïque. Les Paléozoïque et Mésozoïque comprennent quelques lacunes importantes.

L'ensemble de ces divisions sont reprises dans l'échelle stratigraphique ci-dessous.
Elle reprend les dénominations des étages utilisées en Belgique, les sous-étages et dénominations utilisés en France ainsi que d'anciens noms d'étage moins bien défini, qu'il conviendrait de ne plus utiliser.
Elle reprend également les abréviations reprises sur les cartes géologiques de Belgique, notamment la carte au 160.000ème.

Echelle stratigraphique de Belgique

Un moyen mnémotechnique pour retrouver les systèmes et séries….?

Références :

Cartes géologiques de la Belgique au 1/160.000ème.
F. Robaszynski, C. Dupuis, Belgique, Guides Géologiques Régionaux, Masson 1983
C. Delattre et all., Région du Nord, Guides Géologiques Régionaux, Masson 1973
G. Waterlot et all., Ardenne - Luxembourg, Guides Géologiques Régionaux, Masson 1973

M. Gignoux, Géologie stratigraphique, Masson 1936

Pour une échelle stratigraphique utilisée en France :
A. Foucault et all., Dictionnaire de Géologie, Guides Géologiques Régionaux, Masson 1980

L. Ebbo, Provence, Paradis des géologues, B. Vial 2000.

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