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L'échelle stratigraphique, aussi appelée échelle des temps géologiques, représente en quelque sorte le calendrier des événements géologiques survenus au cours de l'histoire de la TerreTerre, depuis la formation de la planète jusqu'à l'heure actuelle.

L'histoire terrestre a ainsi été découpée en plusieurs divisions, qui n'ont pas une duréedurée régulière. Grâce à des définitions précises, ces divisions servent de repères temporels aux géologues ou à tout scientifique travaillant à l'échelle de la Terre et sur plusieurs millions, voire milliards d'années.

L'établissement de l'échelle stratigraphique repose, comme son nom l'indique, sur l'observation d'unités chronostratigraphiques, c'est-à-dire de couches sédimentaires qui correspondent à différentes tranches de temps.

Les sédiments, archives de l’histoire terrestre

Les sédiments sont en effet de formidables marqueurs temporels. En s'empilant au cours du temps et cela depuis environ 3,8 milliards d'années, les sédimentssédiments enregistrent de nombreux détails et variations du milieu de dépôt qui permettent de retracer l'ensemble des événements survenus durant l'histoire de notre Planète. Ces événements peuvent être majeurs et globaux, comme les extinctions de masseextinctions de masse, les grandes éruptions volcaniqueséruptions volcaniques ou les variations du niveau des mers, mais également beaucoup plus fines : évolution d'une espèceespèce très localisée, variations climatiques locales, variations de la chimiechimie des océans ou de l'atmosphèreatmosphère, chute de météoritemétéorite...

Strates sédimentaires à Madagascar. Les variations de couleurs et de composition indiquent des variations des conditions de dépôt. © Anne97432, Wikimedia Commons, CC by-sa 2.5
Strates sédimentaires à Madagascar. Les variations de couleurs et de composition indiquent des variations des conditions de dépôt. © Anne97432, Wikimedia Commons, CC by-sa 2.5

Chaque strate sédimentaire marque un changement, parfois brutal, parfois subtil, des conditions de dépôt des sédiments. La composition elle-même de la strate, son architecture, sa géométrie et les potentiels fossiles qu’elle contient, permettent ainsi de définir, parfois avec beaucoup de précision, qu'elles étaient les conditions environnementales au moment du dépôt. L'ensemble de ces informations se regroupe dans ce que l'on appelle le facièsfaciès stratigraphique. C'est ce faciès, établi de manière très local, qui permet de reconnaître certaines unités sédimentaires à l'échelle régionale ou d'un continent.

Un découpage suivant plusieurs niveaux de précision

L'échelle stratigraphique comprend plusieurs niveaux de précision. Au premier ordre, elle se divise en éons.

Échelle des temps géologiques. © Société géologique de France, Wikimedia Commons, CC by-sa 4.0
Échelle des temps géologiques. © Société géologique de France, Wikimedia Commons, CC by-sa 4.0

Le premier éon, qui caractérise la formation et la prime jeunesse de la Terre, est l'HadéenHadéen, qui s'étage de 4,6 à 4 milliards d'années. Il est suivi par l'ArchéenArchéen (4 à 2,5 milliards d'années), le ProtérozoïqueProtérozoïque (2,5 milliards d'années à 542 millions d'années), puis par le PhanérozoïquePhanérozoïque (542 millions d'années à l'actuel).

Au deuxième ordre, chaque éon est divisé en ères. L'éon actuel, le Phanérozoïque, est ainsi découpé en trois ères : le PaléozoïquePaléozoïque (ou ère primaire), le MésozoïqueMésozoïque (ou ère secondaire) et le CénozoïqueCénozoïque (ère tertiaire actuelle).

Au troisième ordre, chaque ère est divisée en période ou système. C'est généralement cet ordre qui est le plus couramment utilisé dans la communication scientifique vers le grand public. C'est ainsi que l'on parle de CambrienCambrien, OrdovicienOrdovicien, SilurienSilurien, DévonienDévonien, CarbonifèreCarbonifère, PermienPermien, TriasTrias, JurassiqueJurassique, CrétacéCrétacé, PaléogènePaléogène, NéogèneNéogène et Quaternaire.

Les ordres suivants permettent d'affiner la datation des unités stratigraphiques et des événements, à des échelles plus fines et plus précises. Chaque période géologique citée précédemment est donc découpée en époque ou série, elles-mêmes divisées en étages. L'étage est ainsi l'unité stratigraphique la plus fine. La durée d'un étage est très variable. Bien entendu, les étages les plus récents sont les mieux caractérisés et ceux pour lesquels nous possédons le plus de détail. Leur durée est donc globalement plus réduite que celle des étages plus anciens. Cet ordre de division n'existe d'ailleurs pas pour les trois premiers éons (Hadéen, Archéen, et Protérozoïque) qui représentent pourtant presque 90 % de l'histoire terrestre.

Les quatre éons cartographiés en 24 heures. © Géodigital, Wikimedia Commons, CC by-sa 4.0
Les quatre éons cartographiés en 24 heures. © Géodigital, Wikimedia Commons, CC by-sa 4.0

L’étage, unité de base de l’échelle stratigraphique

Dans la hiérarchie de l'échelle stratigraphique, la notion d'étage est d'ailleurs fondamentale. Chaque étage est en effet défini à partir d'une coupe de référence que l'on appelle stratotype et qui caractérise l'ensemble des critères paléontologiques, lithologiques et structuraux. Cette définition a une valeur universelle. Le stratotype est en quelque sorte la carte d'identité de chaque étage et permet ainsi aux scientifiques d'identifier des unités sédimentaires appartenant au même âge en différents endroits du globe. Pour pouvoir être comparé sur de grandes distances géographiques, les étages sont généralement définis dans des séries sédimentaires d'origine marine, comme les calcairescalcaires.

Le stratotype du Barrémien, sur la commune de Barrême. © Spiridon Ion Cepleanu, Wikimedia Commons, CC by-sa 4.0
Le stratotype du Barrémien, sur la commune de Barrême. © Spiridon Ion Cepleanu, Wikimedia Commons, CC by-sa 4.0

La coupe de référence (stratotype) est généralement définie à un endroit très précis, dans une localité qui donnera d'ailleurs souvent son nom à l'étage en question. Ainsi, le stratotype du Dinantien a été établi dans les calcaires de la ville de Dinant, en Belgique. Le stratotype du Toarcien provient de l'étude des calcaires de la ville de Thouars, dans les Deux-Sèvres. Le stratotype du Barrémien a quant à lui été défini sur la commune de Barrême, dans les Alpes-de-Haute-Provence.