Pendant longtemps, jusqu’au début du 19e siècle au moins, l’existence et l’ampleur des gisements houillers ont été considérées comme la preuve d’une ou de plusieurs catastrophes mondiales. Elles auraient enseveli les immenses forêts des temps anciens, qui se seraient, sous la terre, transformées en houille. Les innombrables empreintes de feuilles intactes, les restes encore remarquablement bien conservés de fragments végétaux et même de troncs d’arbres entiers, l’ampleur de l’accumulation végétale, tout cela attirait vers cette solution des esprits qui n’y étaient que trop bien disposés. L’influence des idées créationistes, alors en position de force, était la cause de ce courant.
Depuis l’adoption des principes actualistes de Hutton et Lyell, les positions ont été inversées. Le catastrophisme ayant été mis de côté, les tenants de l’actualisme se sont efforcés de démontrer que les gisements de houille pouvaient s’expliquer d’une manière satisfaisante en faisant appel aux seules forces actuellement agissantes dans notre monde.
Ils semblaient y être parvenus. Cependant, depuis quelques années, de nombreux éléments sont apparus qui ont rendu plus difficile l’explication habituellement avancée. Il en va de même dans le cas du pétrole, dont l’origine et la formation font actuellement l’objet de recherches très poussées qui pourraient bien remettre en cause quelques notions que l’on croyait définitivement acquises.
Ce sont ces diverses explications que nous allons passer sommairement en revue.
Chacun sait que la houille se présente en strates d’épaisseurs diverses, généralement alternées avec des couches d’origine sédimentaire, schistes ou grès par exemple. Ces gisements, modestes dans certaines régions des Alpes ou du Massif Central, peuvent couvrir des superficies considérables, jusqu’à 18 000 km2, aux Etats-Unis, dans les Appalaches. Quant à la profondeur du gisement total (strates de houilles + strates de sédiments), elle peut atteindre plusieurs milliers de mètres : 2000 m dans le nord de la France, 3000 m dans le Massif Central. L’épaisseur des couches de houille elles-mêmes varie de quelques centimètres à quelques mètres (nord de la France), voire quelques dizaines de mètres (80 m à Decazeville, plus de 100 m en Australie).
Les matériaux constitutifs de la houille sont évidemment d’origine végétale. On peut même dire que la végétation de ces époques était luxuriante1, sans commune mesure avec celle que nous connaissons dans le monde d’aujourd’hui. Alors « d’immenses forêts de Fougères géantes, de Lépidodendrons, de Sigillaires, etc. poussent avec une folle exubérance dans un désordre inextricable et à la pourriture de leurs éléments s’accumulant sans cesse nous devons la Houille2 ». Ces sortes de fougères arborescentes, qui pouvaient atteindre 40 à 50 mètres de hauteur, entrent pour plus de 4/5 dans les houilles du nord de la France3. Ce sont d’ailleurs des espèces disparues, beaucoup moins lignifiées que les arbres de notre époque. Elles avaient pour la plupart de larges moelles, avec peu de tissus de soutien en guise d’écorce, ce qui explique que beaucoup d’entre elles se retrouvent actuellement creuses et… emplies de sédiments. On peut grosso modo les comparer à certaines de nos plantes de marais, toutes proportions gardées bien sûr4.
1 Les gisements houillers apparaissent dans presque toutes les ères géologiques, mais principalement à la fin de l’ère primaire, dont un « âge » a reçu pour cette raison l’appellation de « Carbonifère ».
2 L. RUDAUX, La terre et son histoire, Paris, 1965, 9e éd., p. 100. Le mot « pourriture » ne convient d’ailleurs pas tout à fait. « Transformation » serait préférable.
3 L. MORET, Précis de géologie, Paris, 1967, 5e éd., p. 300, 301.
4 A. CAILLEUX, La géologie, Paris, 1967, 6e éd., p. 114.
Les débris végétaux et les arbres provenant de ces forêts, accumulés sur de grandes épaisseurs, furent ensuite transformés par l’action de plusieurs agents. On a invoqué la pression, l’élévation de température et, plus récemment, l’action des bactéries anaérobies 5. Il ne semble pas que l’on ait pu prouver définitivement l’action de ces dernières dans la transformation. I.A. Breger par exemple pense que ni les bactéries, ni la pression hydrostatique, ni des températures localement élevées ne furent les agents agissant effectivement dans ce processus géologique6. Toutefois, « des études de charbons en surface polie éclairés à l’infrarouge ont permis de mettre en évidence de très grosses quantités de bactéries7 ». Le problème n’est donc pas totalement résolu. L’action de ces bactéries a d’ailleurs pu être très rapide, comme on le reconnaît de plus en plus en ce qui concerne le pétrole. Nous reviendrons plus loin sur cette question.
5 C’est-à-dire des bactéries vivant et agissant à l’abri de l’air. On a invoqué la même action des bactéries anaérobies dans la formation du pétrole. De telles bactéries ont été trouvées vivantes dans les eaux accompagnant les pétroles fossiles, preuve que leur action a pu se poursuivre depuis l’époque du dépôt jusqu’à nos jours, même dans les couches profondes de la terre. Ceci, à notre avis, implique une durée bien plus brève qu’on ne l’admet généralement.
6 I.A. BREGER, Geochemistry of Coal, dans « Economic Geology », vol. 53, nov. 1958, p. 823.
7 L. BARRABE et R. FEYS, Géologie du charbon et des bassins houillers, Paris, 1965, p. 66.
Le doute est plus grand encore en ce qui concerne l’origine des matériaux. Là, deux écoles s’opposent : les partisans de l’autochtonie (Brongniart, Grand’eury) selon lesquels les matériaux se seraient accumulés sur place, comme c’est le cas dans les tourbières actuelles, et les partisans de l’allochtonie (Fayol, etc.) qui pensent que ces matériaux ont été transportés. Nous allons peser les arguments respectifs de ces deux thèses.
Il était tentant, dans le cadre de l’actualisme, de transposer dans le passé les phénomènes présents et de supposer que la houille n’était que de la tourbe ayant subi une transformation plus profonde. La place de la houille dans un tableau des taux en teneur en carbone y incitait aussi. On avait la succession : bois (50%), tourbe (50-58 %), lignite (55-75%), houille (74-90%), anthracite (90%), graphite (près de 100%). « Il y avait là une succession qui orientait les esprits vers l’idée de filiation8. » Cependant, d’innombrables observations ont montré que l’hypothèse de l’accumulation sur place, comme dans les tourbières, ne pouvait être retenue. En effet, « la plupart des débris végétaux sont couchés à plat ou fortement inclinés. Les troncs verticaux sont extrêmement rares (1%). Quelques-uns d’entre eux ont les racines en l’air. Ce sont manifestement des bois flottés qui se sont enfoncés dans le sable ou dans la vase9. » D’autre part, la nature actuelle ne montre nulle part, quelle que soit son épaisseur, de la tourbe en train de se transformer en houille. Ce sont là deux produits de constitution semblable, mais ayant subi des transformations dans des conditions tout à fait différentes. D’ailleurs, l’épaisseur de certaines veines de charbon rendrait totalement invraisemblable sa formation à partir de la tourbe, matériau très compressible. On a pu calculer10, sur la base d’un taux de compression de 1/10 — ce qui est trop peu —, que l’on devrait parfois avoir une accumulation de tourbe de plus de 1200 m d’épaisseur. Ce chiffre est beaucoup trop élevé ! Il correspond à près de 40 fois celui des plus profondes tourbières de notre monde actuel.
8 Chiffres cités dans R. FEYS et Ch. GREBER, Le charbon, dans La terre de J, GOGUEL, Paris, 1959, p. 855. Le fait que la tourbe ne puisse pas être à l’origine de la houille, comme cela a été abondamment démontré depuis 20 ans, devrait nous inciter à une certaine méfiance dans la valeur des tableaux « généalogiques » des éléments lorsqu’ils sont fondés sur les ressemblances, comme les « séries évolutives » en paléontologie par exemple. Ici, comme là, ressemblance n’implique pas filiation. Voir R. FEYS et Ch. GREBER, op. cit., p. 855.
9 L. BERTIN, Géologie et paléontologie, Paris, 1946, p. 844.
10 Voir H.G. COFFIN, Creation, Accident or Design ?, Washington, 1969, p. 76 ss, et R. FEYS et Ch. GREBER, Le charbon, dans Géologie de J. GOGUEL, Paris, 1972, p. 712.
Tous ces arguments ont conduit à abandonner l’idée d’une formation sur place. L’hypothèse allochtone triomphait… mais sans que l’on ait pour autant abandonné la théorie actualiste. Le fait du transport des matériaux est acquis, mais on continue généralement à admettre que les matériaux flottés se sont accumulés dans les régions où poussaient les forêts d’arbres dont on retrouve parfois les troncs verticaux.
Il fallait alors supposer, pour expliquer les alternances houille-sédiments qui, parfois, se succèdent plus de 400 fois (en Westphalie par exemple), un enfoncement lent du sol permettant l’invasion de la mer. Celle-ci aurait déposé des sédiments, puis se serait retirée, laissant à nouveau des forêts se développer et des débris végétaux s’accumuler, après flottaison, au même endroit. C’est ce que l’on appelle l’hypothèse de la formation lagunaire, imaginée par Duparque.
Elle rend bien compte des alternances mais on ne peut s’empêcher de s’étonner, avec A. Moret, de l’extraordinaire succession d’événements permettant le retour des conditions de vie ou de transformation identiques, au même endroit. Ce qui est surprenant, écrit-il, « c’est que de telles successions de phénomènes se soient répétées indéfiniment dans chaque bassin (jusqu’à 400 fois dans le bassin franco-belge) et de façon si adéquate que, chaque fois, les conditions nécessaires à la formation du charbon étaient réalisées11 ».
11 A. MORET, Précis de géologie, Paris, 1967, 5e éd., p. 234.
D’autre part, cette hypothèse actualiste soulève quelques objections, comme le reconnaissent R. Feys et Ch. Greber. Ainsi on peut se demander, si le dépôt a eu lieu lentement au cours des millénaires, « pourquoi ce matériel végétal n’a pas été détruit, comme il l’est habituellement, mais a été conservé dans le sol jusqu’à nos jours12 ». Il y a bien conservation remarquable dans les tourbières, mais la houille n’en procède pas. De plus, comment expliquer la conservation de ce matériel dans les sédiments séparant les couches de houille ?
12 R. FEYS et Ch. GREBER, op. cit., p. 862.
Il semble que cette théorie n’a été imaginée que pour continuer à expliquer la formation du charbon dans le cadre uniformitariste. Elle s’appuie, il est vrai, sur certains faits troublants, dont le principal est sans doute la présence, de rares arbres qui paraissent en position de croissance. En effet, leurs racines s’insèrent dans le « mur », c’est-à-dire dans le lit de sédiments qui se trouve au-dessous de la veine de charbon. C’est le cas dans certaines couches carbonifères en Grande-Bretagne et surtout au Canada. H.G. Coffin, après beaucoup d’autres, a minutieusement étudié l’un de ces sites. Son argumentation, dont nous nous inspirons largement dans ce qui va suivre, semble convaincante et affaiblit une fois de plus la thèse de l’origine lagunaire.
Déjà en 1947, C.A. Arnold avait remarqué que les couches géologiques où ces arbres verticaux avaient leurs racines ne comportaient pas de sols13. H.G. Coffin reprit l’étude en attirant l’attention sur plusieurs points, qui tous vont dans le sens d’un transport et d’un dépôt catastrophique, même en ce qui concerne les troncs verticaux et les « Stigmaria », ces structures linéaires, sortes de filaments généralement interprétés comme étant des racines en position de croissance. En étudiant le gisement de Nova Scotia, il mit en évidence plusieurs faits très intéressants14 :
13 C.A. ARNOLD, Introduction to Paleobotany, New York, 1947, p. 124.
14 Sur tout ce qui suit, voir H.G. COFFIN, op. cit., p. 75-92 et Research on a petrified Forest dans « The Ministry », février 1969, p. 12-19, mars 1969.
1) Les arbres verticaux du type décrit précédemment sont toujours creux, alors que beaucoup d’arbres inclinés ou horizontaux, ou à l’envers, sont des conifères qui, en principe, auraient dû résister beaucoup mieux.
2) Les sédiments remplissant les arbres creux verticaux sont différents, pour 70% au moins, de ceux qui se trouvent au-dehors, ce qui implique un transport.
3) On ne relève généralement pas de sols au niveau des racines, ce qui est anormal si les arbres sont in situ mais normal s’il y a eu transport.
4) On constate parfois des chevauchements d’arbres entre les niveaux, la partie supérieure de l’arbre creux vertical A dépassant notablement la base de l’arbre du niveau B immédiatement supérieur (voir schéma ci-contre). Si chaque niveau houiller représentait bien l’époque de croissance d’une forêt, cela signifierait que A a subsisté en place, sans décomposition, alors que les débris A s’accumulaient, puis que la mer les recouvrait d’une couche de sédiments pendant un temps suffisant pour permettre à une nouvelle forêt de naître et de se développer, forêt dont B ferait partie. Une telle résistance est pour le moins surprenante, au rythme des événements selon la thèse actualiste.
5) On retrouve parfois des empreintes très bien conservées de feuilles en dessous des prétendues racines. Or, si l’arbre était en position de croissance, ces feuilles se seraient transformées en humus avant que l’arbre ait développé ses racines sur elles.
6) On découvre, à l’intérieur des arbres creux, des débris de racines sédimentées qui ne peuvent s’y trouver que si l’arbre a été transporté.
7) De nombreux arbres sont inclinés à 45° ou davantage. De tels arbres sont difficiles à interpréter comme étant en position de croissance. Comment ont-ils pu être sédimentés lentement dans cette position ? Ils auraient dû tomber avant.
8) On trouve des fossiles marins à l’intérieur des troncs creux verticaux, ce qui indique indubitablement un transport par mer.
Tous ces faits s’accordent passablement mal avec l’hypothèse d’une formation lente étendue sur des millénaires. Ils conduisent bien plutôt à un recours à l’hypothèse d’une ou de plusieurs catastrophes en un temps relativement bref qui, peut-être, n’est pas si éloigné de notre époque qu’on le croit communément15. La morphologie même des dépôts, en strates régulières et parallèles, suggère d’ailleurs bien plus un transport et un dépôt rapide qu’une accumulation lente de la végétation ; cette accumulation sur place, telle qu’on la constate dans les tourbières, est toujours plus ou moins irrégulière.
15 Nous ne tirons pas argument des empreintes « humaines » que l’on aurait retrouvées dans les couches carbonifères en divers endroits des Etats-Unis. Voir sur ce point A.G. INGALLS, dans « Scientific American », vol. 162, n° 1, janvier 1940, p. 14. Si leur authenticité pouvait être prouvée (ce qui ne semble pas le cas) tous les Fondements de la géologie seraient ébranlés. Il n’en reste pas moins qu’en divers lieux du monde ont été retrouvées des empreintes non conformes aux classifications classiques de la géologie, sans qu’une explication satisfaisante ait pu en être donnée. Leur présence ne prouve rien, mais elle est troublante et demeure énigmatique.
Jusqu’au début du 20e siècle on a enseigné l’origine minérale du pétrole. Des observations physiques lui ont fait préférer la thèse de l’origine biologique. Actuellement, la quasi-totalité des savants pensent que le pétrole est le résultat de la décomposition, en milieu réducteur et à l’abri de l’air, de milliards d’organismes marins constituant le plancton animal ou végétal. Les graisses et les protéines de ces organismes sont transformées, semble-t-il, par des bactéries anaérobies (vivant à l’abri de l’air). Cette explication suggère donc un enfouissement relativement rapide pour que les bactéries aérobies ne décomposent pas ces matériaux. La transformation elle-même, au contraire, serait très lente.
Toutefois, les observations récentes ont montré que l’action des bactéries anaérobies s’exerçait presque immédiatement après le dépôt des matières organiques. De plus, dès 1926, et à des dates plus récentes, « des Russes et des Américains reconnurent simultanément l’existence des bactéries anaérobies vivantes dans les huiles de certains gisements16 ». C’est la preuve que leur action s’est poursuivie depuis la fin du Primaire jusqu’à nos jours.
16 J. FLANDRIN, Les hydrocarbures, dans La terre, de J. GOGUEL, Paris, 1959, p. 1035.
De plus, la découverte, en 1952, d’hydrocarbures actuellement en formation dans des sédiments quaternaires récents du golfe du Mexique montre que cette décomposition est extrêmement rapide17. Beaucoup plus qu’on ne le pensait.
17 P.V. SMITH Jr, The Occurence of Hydrocarburs in Recent Sediments from the Gulf of Mexico, dans « Science », vol. 116, 24 octobre 1952, p. 437-439.
Le problème s’est encore compliqué depuis que l’origine non biologique de certains pétroles a été de nouveau reconnue. C’est ainsi que Sir R. Robinson, en 1967, pensait pouvoir revenir à l’origine minérale dans certains cas. Pour lui, « l’hypothèse d’un pétrole primitif purement minéral (...) semble correspondre beaucoup mieux aux faits18 ».
18 Sir R. ROBINSON, La double origine du pétrole, dans Quand les savants laissent libre cours à leur imagination, de I.J. GOOD, Paris, 1967, p. 230. Précisons que ce titre, qui pourrait faire croire à un recueil de « galéjades » scientifiques, ne rend nullement justice au sérieux de l’ouvrage dans lequel des savants de renommée mondiale exposent librement leurs thèses les plus avancées.
Cette idée de l’origine non biologique a été récemment confirmée par les travaux d’un éminent spécialiste, G. Rudakov (1970). Selon lui, le pétrole se formerait non pas en surface, mais en grande profondeur, dans les couches supérieures du manteau, d’où il migrerait jusqu’à la croûte. Cette migration serait relativement rapide et s’accompagnerait de transformations profondes19.
19 G. RUDAKOV, Transformation of Subsurface Petroleum, dans « Nature », 24 janvier 1970, p. 370, 371. L’origine non biologique du pétrole a été démontrée dans de très nombreux cas. Voir sur ce point A.I. OPARINE, L’origine de la vie sur la terre, Paris, 1955, p. 115-120.
Tous ces éléments, on le voit, montrent que tout est loin d’être expliqué dans le domaine de la formation des roches combustibles. Les savants s’efforcent de rendre compte des faits dans le cadre de l’actualisme. Mais il faut bien reconnaître que l’hypothèse catastrophique marque des points et ne mérite nullement le discrédit dont on l’accable trop souvent par la force de l’habitude.
