L'échelle stratigraphique des temps géologiques

The Geologic Time Scale

Dans cette page :

• Qu’est-ce que l’échelle stratigraphique ?
• Un peu d'histoire...
• Les principales unités de l'échelle stratigraphique et origine de leurs noms
• Comment ont été obtenus les âges indiqués sur l'échelle ?
• Exemples d'échelles stratigraphiques

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Qu’est-ce que l’échelle stratigraphique ?

C’est une division du temps qui est basée sur l’étude des couches sédimentaires, les strates. Il s'agit en quelque sorte d'un 'calendrier' de la Terre. Cette échelle est actuellement utilisée par tous les scientifiques, dans tous les pays, malgré quelques différences locales. Elle est constamment corrigée ou complétée en fonction des résultats récents obtenus par les chercheurs du monde entier.

L'échelle comporte différentes unités, de durée variable, les plus petites étant les étages et les plus grandes les éons, puis les ères. Les limites entre les unités ont généralement été définies, pour les temps géologiques les plus récents, sur la base de l’étude des fossiles. Les plus grandes d’entre elles (les éons, les ères) correspondent à des bouleversements biologiques majeurs (les ‘crises biologiques’) ou à des changements paléogéographiques notables (orogenèses). 

Un peu d'histoire...

La mise au point de l’échelle stratigraphique actuelle a nécessité de nombreuses études et a débuté il y a plusieurs siècles. Elle est toujours actuellement en changement.

Les premières études ont été réalisées par des scientifiques d’Europe de l’Ouest, car c’est la zone qui concentrait à l’époque le plus de scientifiques dans le domaine.

Dès le XVII^ème siècle, Sténon (scientifique danois) met au point le principe de superposition, et un siècle plus tard, Arduino (scientifique italien) décompose l’histoire de la Terre en 4 ordres en étudiant des terrains situés en Italie.

Au XIX^ème siècle, Phillipps (scientifique anglais) étudie les fossiles et les utilise pour déterminer les ères géologiques (Paléozoïque, Mésozoïque, Cénozoïque), dont les limites sont marquées par des crises biologiques majeures. Il est par ailleurs à l’origine de la publication de la première carte géologique de Grande-Bretagne (1815).

Au cours du XIX^ème siècle toujours, différents scientifiques subdivisent ensuite ces ères en unités plus petites, les périodes et les étages, toujours sur la base d’études menées en Europe de l’Ouest (par exemple la période appelée Trias a été étudiée en Allemagne et porte ce nom car elle est composée de trois unités stratigraphiques distinctes). D’orbigny (scientifique français) met au point la notion d’étage géologique caractérisé par un contenu fossilifère particulier (et non pas par un type de roche).

De nos jours les scientifiques continuent à préciser et corriger l’échelle stratigraphique, et divers organismes internationaux ont été créés afin de regrouper et de valider les résultats obtenus par des scientifiques dans le monde entier (l’Union Internationale des Sciences Géologiques (UISG), créée en 1961 ; la Commission Internationale de Stratigraphie (ICS) créée en 1974).

Les principales unités de l'échelle stratigraphique et origine de leurs noms

Les ETAGES (en anglais : 'Stage')

Les Etages sont les plus petites unités de l'échelle stratigraphique. Leur durée varie de 1 Ma à 10 Ma environ (ou plus). Le nom donné aux différents Etages est en rapport avec une localité correspondant au stratotype d’origine (= coupe servant de référence pour un Etage donné : voir ici la liste officielle des stratotypes valides actuellement. En anglais, ce sont les GSSP pour 'Global Boundary Stratotype Section and Points'). Attention les noms donnés aux Etages ont pu être conservés malgré un changement de stratotype. Ainsi historiquement, de nombreux stratotypes ont été définis en Europe (par exemple, il y avait au départ 46 stratotypes en France), mais, en fonction de l’évolution des recherches, certains stratotypes ont été modifiés (il restait encore 19 stratotypes valides en France en 2010, tous définis pendant le XIX^ème siècle).

Quelques exemples d’étages et des stratotypes originaux :

• Le Lutétien a été défini à Lutèce, en France (nom latin de la ville de Paris)
• Le Maastrichtien a été défini à Maastricht, aux Pays-Bas
• L’Oxfordien a été défini à Oxford, en Grande-Bretagne

Les PERIODES ou SYSTEMES (en anglais : 'Period' and 'System')

Les Périodes, également nommées Systèmes,  sont des unités plus grandes que les étages. Leur nom a un rapport avec un lieu ou un type de roche particulier. Ces Périodes peuvent être décomposées en Séries ou Epoques. La durée des Périodes est de plusieurs dizaines de millions d'années, mais elle diminue quand on se rapproche de l'actuel.

Quelques exemples de Périodes et origine de leur nom :

• Le Cambrien a été nommé en référence au nom latin ‘Cambria’, qui désigne le Pays de Galles, une région où les dépôts de cette période sont abondants
• Le Carbonifère est une époque caractérisée par le dépôt de roches riches en carbone (le charbon)
• Le Trias a été défini en Allemagne, il comporte trois unités stratigraphiques distinctes (d'où le nom Trias)
• Le Jurassique a été nommé en référence aux calcaires de la région du Jura, massif montagneux situé en Suisse et en France
• Le Crétacé a été nommé en rapport avec le nom latin ‘Creta’, qui désigne la craie, une roche commune à cette période

Quelques exemples de Séries :

• Crétacé inférieur, Crétacé supérieur (pour la Période du Crétacé)
• Llandovery, Wenlock, Ludlow et Pridoli (pour la Période du Silurien)

Les ERES ou ERATHEMES (en anglais : 'Era' or 'Erathem')

Il existe trois ères géologiques bien définies pour les 'temps fossilifères ' (= l'éon Phanérozoïque):

• Le Paléozoïque commence il y a 541 Ma et se termine il y a 251 Ma. Le début est marqué par l'apparition des organismes à coquille (c'est "l'explosion cambrienne") et la fin par une crise biologique (la crise Permien/Trias). Le terme Paléozoïque vient du grec ‘palaios’ qui signifie ancien et 'zoôn' qui signifie la vie animale : littéralement il s’agit de l’ère de la vie ancienne. Cette ère était appelée par le passé ‘Ere Primaire’.
• Le Mésozoïque commence il y a 251 Ma et se termine il y a 66 Ma. La fin du Mésozoïque est également marquée par une crise biologique (la crise Crétacé/Paléogène). Le terme Mésozoïque vient du grec ‘mesos’ qui signifie moyen, milieu et ‘zoôn’ qui signifie la vie animale : littéralement il s’agit de l’ère de la vie ‘médiane’ (du milieu). Cette était appelée par le passé ‘Ere Secondaire’.
• Le Cénozoïque commence il y a 66 Ma et se poursuit aujourd'hui. Ce terme vient du grec ‘kainos’ qui signifie récent, nouveau et ‘zoôn’ qui signifie la vie animale : littéralement il s’agit de l’ère de la vie nouvelle. Cette ère était appelée par le passé ‘Ere Tertiaire’.

Les EONS ou EONOTHEMES (en anglais 'Eon' or 'Eonothem')

Il s'agit des unités les plus grandes (plusieurs centaines de millions d’années). Le Phanérozoïque (-541 Ma à l'actuel) est l’éon le plus récent, il désigne les ‘temps fossilifères’ (littéralement ‘la Vie visible’). Les éons Protérozoïque, Archéen et Hadéen sont regroupés sous l’appellation Précambrien. Ils sont beaucoup moins bien connus car très anciens et presque dépourvus de fossiles (les témoins de ces époques sont rares et souvent très altérés).

• L'Hadéen (-4.6 Ga à - 4 Ga) est l'éon le plus ancien, il débute lors de la formation de la Terre. Il n'en existe plus aucune trace. Le terme ‘Hadéen’ est dérivé du nom du dieu grec des enfers, Hadès, et fait référence aux conditions qui régnaient à l’époque, et notamment à la température très élevée.
• L'Archéen (-4 Ga à 2.5 Ga) est le second éon. Les plus vieilles roches sur Terre, ainsi que les premiers fossiles, sont d'âge archéen. Le terme ‘Archéen’ vient du grec ancien (‘Arkhé’) qui signifie le commencement ou l’origine : il correspond à l’apparition des premières formes de vie sur Terre.
• Le Protérozoïque (-2.5 Ga à -541 Ma) est le dernier éon du Précambrien. Le terme ‘Protérozoïque’ vient de deux termes grecs (‘protero-‘, qui signifie de devant ou d’avant ; et ‘zoôn’ qui signifie la vie animale). On l’appelle parfois aussi l’Algonkien (terme abandonné aujourd’hui).

Comment ont été obtenus les âges indiqués sur l'échelle ?

Les âges numériques, donnés en millions d’années (Ma), ont été obtenus par des méthodes de datation absolue, et sont régulièrement révisés (les âges indiqués dans les figures correspondent à ceux définis par Gradstein et al. (2012) ou par la Commission Internationale de Stratigraphie sur la version de l'échelle en date de 2019). Selon les références consultées, il peut donc y avoir de légères différences entre les datations des différentes limites.

Exemples d'échelles stratigraphiques

Sur les figures ci-dessous, les différentes unités ne sont pas représentées à l’échelle (les unités les plus anciennes ont une durée beaucoup plus longue que figuré) :

Echelle stratigraphique des temps géologiques (simplifiée).

Echelle stratigraphique des temps géologiques (précise). Version colorée à gauche et en noir et blanc à droite. [cliquez sur les images pour agrandir]

L’échelle stratigraphique officielle, validée par la Commission Internationale de Stratigraphie, est disponible en plusieurs langues, et régulièrement modifiée. La version de 2022 (en français) est par exemple téléchargeable aux formats PDF et JPG. Il n’y a pas à ce jour de version disponible en langue arabe.

Remarque : Les couleurs correspondant aux différentes unités de l’échelle stratigraphique officielle sont des couleurs standards, qui sont également utilisées sur les cartes géologiques. Par exemple, le Crétacé est toujours représenté par la couleur verte (de teinte différente suivant les étages) et le Trias par la couleur violette.

Références :

• Gradstein F.M., Ogg J.G., Schmitz M. & Ogg G., 2012 – The Geologic Time Scale 2012, Elsevier, 1176 p.
• Site officiel de la Commission Internationale de Stratigraphie (en anglais), avec notamment l'échelle stratigraphique officielle à télécharger en plusieurs langues, et aussi la liste des stratotypes officiels : https://stratigraphy.org/
• Sites donnant des informations complémentaires sur l'échelle stratigraphique et notamment sur l'historique :
  • "Regards sur deux siècles de stratigraphie" par Pierre Rat, en 2006, du Comité d'Histoire de la Géologie
  • "L'échelle chronostratigraphique" par le Club Géologique de France

(page publiée initiallement en juin 2020)

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