Durant le DévonienDévonien (entre -420 et -360 Ma), l'Europe et l'Amérique du Nord formaient un seul continent, avec les actuelles îles Orcades, en Écosse. Celles-ci étaient situées, à l'époque, au sud de l'équateuréquateur.
Les îles Orcades. © Stuart Pinfold, Flickr, CC by-nc 2.0

Les îles Orcades. © Stuart Pinfold, Flickr, CC by-nc 2.0

Les falaises de Yesnaby se situent sur la côte ouest de l'île principale ; ce sont de grandes falaises très découpées, formées de vieux grèsgrès rouges.

Les falaises de Yesnaby

Un sentier côtier, avec des panneaux explicatifs, est proposé aux visiteurs. C'est aussi un spot pour la primevère d'Écosse, endémiqueendémique.

Les falaises de Yesnaby sont une formation datant du Dévonien inférieur et qui est décrite comme le Yesnaby Sandstone Group. On y trouve des fossilesfossiles de stromatolitesstromatolites de -400 Ma et des stromatolites d'une autre île du même archipelarchipel. L'érosion nous permet de voir toute une série de formations. Voici un schéma de la géologiegéologie de ces falaises.

Schéma du lac Orcadie photographié sur le panneau explicatif. © Claire König, DR

Schéma du lac Orcadie photographié sur le panneau explicatif. © Claire König, DR

On voit d'autre part, en se promenant sur les falaises, de nombreuses figures d'érosion, de recristallisationrecristallisation et de ripple-marks mises au jour lors de la fracture des plaques. En voici quelques exemples :

Érosion avec dessiccation fossile du lac asséché (<em>ripple-marks</em>). © Claire König, DR

Érosion avec dessiccation fossile du lac asséché (ripple-marks). © Claire König, DR
Dykes. © Claire König, DR

Dykes. © Claire König, DR

Dévonien : le lac Orcadie et les falaises de Hoy

Entre les montagnes et la mer du Dévonien, il y avait une vaste plaine désertique, en partie occupée par un lac d'eau douceeau douce dont on retrouve des sédimentssédiments aux Shetland, aux Orcades jusqu'au Caithness, au Moray et en Norvège : le lac Orcadie. Les sédiments s'y sont accumulés, venant des rivières qui coulaient des montagnes de l'ouest : les Calédonides.

En arrivant aux Orcades, on passe devant les falaises de Hoy, très impressionnantes, qui atteignent 350 m de haut, sont constituées de vieux grès rouges (Old Red Sandstones, en anglais) et sont posées sur du basaltebasalte.

Le <em>Old Man of Hoy</em>. © Grinner, <em>Wikimedia Commons, </em>GNU 1.2

Le Old Man of Hoy. © Grinner, Wikimedia Commons, GNU 1.2

Sédimentation cyclique

L'évaporation était très grande et les pluies sporadiques. Donc, le lac eut des profondeurs variables, voire des assèchements et des cycles de quelques centaines à quelques milliers d'années ; des périodes humides et sèches se sont surimposées à des cycles courts.

Ces cycles sont facilement observables sur les côtes ouest, avec des dépôts de boues de 5 à 20 mètres d'épaisseur, avec :

  • des fossiles correspondant aux phases humides ;
  • des dépôts de marges peu profondes, avec des sablessables et argilesargiles correspondant aux périodes plus sèches.

Ces cycles se sont répétés 110 fois durant les 10 Ma de l'histoire de ce lac et sont liés aux cycles de Milankovitchcycles de Milankovitch.

Chaque épaisseur de 5 à 20 m a 4 phases :

  • Phase 1 : dépôts noirs de grès et argiles, généralement de 0,5 à 2 m d'épaisseur, avec un contenu important en carbonates et carbonecarbone organique, formés en eau relativement profonde sous le niveau des vaguesvagues. Les alternances de couleurscouleurs sombres et claires sont des varvesvarves (formation d'un lac moyennement profond).
  • Phase 2 : couches bitumeuses d'argile sableuse avec des pseudomorphes de gypsegypse et des stromatolites formant des plages orange de calcairecalcaire dans le rocher (lac peu profond juste avant l'assèchement, mais avec un accroissement d'apport sédimentaire).
  • Phase 3 : polygones de dessiccationdessiccation, mais dépôts grosso modo semblables à ceux de la phase 2 (le lac a déjà des périodes d'assèchement).
  • Phase 4 : présence de ripple-marks, de grès et d'argile avec polygones de dessiccation. Les sables sont déposés par les rivières et sont étalés par les vagues (périodiquement à sec, le fond du lac forme un sol désertique). 

Ces quatre phases ne sont pas toujours représentées dans chaque cycle, mais ces cycles sont tout de même répétitifs sur des distances considérables. Ils se répètent en effet jusqu'au Dévonien supérieur. Le lac, alors très bas, se partage en plusieurs lagunes et le paysage devient désertique, caractérisé par des rivières qui déposent leur sable, lequel va former des dunes migrant à travers la plaine. Il y eut tout de même deux remontées du niveau, mais pendant un temps assez court, et le lac n'a pas eu la même étendue. Dans le Caithness, au nord de l'Écosse, on retrouve la même formation (Donovan 1980).

Caithness : la carrière d'Achanarras

Sandwick Fish Bed est le développement le plus important du lac : Achanarras Fish Bed Member, à Caithness, et Sandwick Fish Bed Member, dans les Orcades, mais aussi d'autres noms aux Shetland et au Groenland, où on trouve un site correspondant. Le lac a une surface de 50.000 kilomètres carrés et une profondeur de 100 mètres. La faunefaune, à ce moment-là, était très diversifiée et nombreuse.

Cet épisode est daté de l'Eifelien (Dévonien, autour de -390 Ma) et il semble dû à une intensification des moussonsmoussons. Le lac, cependant, était très anoxiqueanoxique. En tous les cas, il y a de nombreux fossiles de poissonspoissons et un musée aux Orcades à ce sujet, mais le site principal est dans le Caithness, à la carrière d'Achanarras, non loin des Orcades.

Traces des premiers poissons sur <em>Yesnaby Sandwick Fish Bed</em>. © Claire König, DR

Traces des premiers poissons sur Yesnaby Sandwick Fish Bed. © Claire König, DR

Les vieux grès rouges sont constitués d'une suite de roches sédimentairesroches sédimentaires déposées dans des environnements variés au Dévonien, puis devenant noires au début du CarbonifèreCarbonifère. À la base, ce sont des sédiments alluviaux et des conglomératsconglomérats, suivis par des dépôts de dunes (sandstones), de lacs (mudstones) et de rivières (conglomérats) et même de calcaires (limestones). La couleur rouge, quand elle y est, est due à des oxydes de ferfer. Ces dépôts sont associés aux processus d'érosion des montagnes calédoniennes. Beaucoup de fossiles ont été trouvés dans ces formations : premiers poissons, arthropodesarthropodes et plantes.