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La stratigraphie et ses problèmes

Lorsqu’on voyage dans les montagnes d’Europe, par exemple les Préalpes, ou le Jura, on est frappé par l’ampleur des plissements affectant le matériel sédimentaire. Les couches, qui s’étaient déposées horizontalement, sont maintenant plissées, déformées, de telle sorte que parfois les couches les plus récentes reposent en-dessous des couches les plus anciennes. Ces anomalies témoignent des efforts tectoniques considérables qui se sont exercés sur les sédiments, et de la plasticité de ces sédiments.

Au contraire, dans des régions n’ayant pas connu de semblables bouleversements (comme les plaines d’Europe ou mieux encore la région du Colorado aux Etats-Unis), ce qui frappe, c’est la continuité des dépôts horizontaux, s’étendant sur des milliers de km². La coupe verticale effectuée par le Colorado dans cet immense « gâteau » stratifié nous permet de voir l’alternance des dépôts sédimentaires1.

1 Remarquons en passant l’extraordinaire puissance de l’érosion qu’implique l’existence du Canyon du Colorado. Erosion postérieure au dépôt des dernières couches superficielles, puisque la rivière a pu entailler les couches déposées au Secondaire, Primaire, Cambrien, jusqu’à son niveau de base actuel qui érode des terrains précambriens.

L’étude de cette alternance s’appelle la stratigraphie. Elle constitue la base de toutes les recherches en géologie. C’est elle qui permet d’identifier une roche donnée et de la placer dans l’échelle chronologique relative des dépôts.

Dans les pages qui suivent, nous allons exposer sommairement les principes de la stratigraphie, souligner quelques difficultés de l’interprétation habituelle et suggérer une autre voie d’interprétation des faits.

1. LES PRINCIPES FONDAMENTAUX DE LA STRATIGRAPHIE

Reprenons l’exemple des couches du Grand Canyon du Colorado. (Voir fig. ci-contre.) On distingue de haut en bas, sur des dizaines de kilomètres de distance, la succession suivante :

C’est donc un « gâteau » de couches rocheuses de 1500 à 2000 m, selon les lieux, que le Colorado, comme un gigantesque couteau, a ainsi tranché. Les couleurs et les structures nettement différenciées selon les couches permettent de visualiser d’un seul coup d’œil les dépôts successifs.

a. Le principe de superposition

Il est évident pour tous, en l’absence de bouleversements orogéniques, que les couches les plus proches de la surface ont été déposées après les autres. Les couches les plus jeunes reposent sur les couches les plus anciennes. Tel est le premier principe, indiscutable, de la stratigraphie : le principe de superposition. A lui seul, il permet de placer les roches isolées de leur contexte géologique à leur niveau convenable.

Mais il convient dès maintenant de faire une remarque : la stratigraphie ne nous apprend rien de la durée des dépôts ni de l’intervalle de temps qui a pu séparer deux dépôts consécutifs2. Si bien qu’en toute rigueur on peut bien affirmer qu’une couche située au-dessus d’une autre lui est postérieure… mais de combien ?

2 Sur les moyens de datation absolue des roches, nous renvoyons le lecteur à l’annexe de cet ouvrage.

b. L’échelle stratigraphique comparative

Dans l’exemple du Grand Canyon, nous avons comparé des sédiments déposés les uns au-dessus des autres en un même lieu. D’autre part, nous pouvons remarquer que certaines « époques » géologiques n’y sont pas représentées. Or la géologie a besoin, pour classer les roches dans un ordre chronologique valable, d’élaborer une série complète permettant de rapporter à une échelle stratigraphique unique les roches trouvées en tous lieux. On a donc dû constituer par abstraction une telle échelle stratigraphique, jamais réalisée dans la nature. On l’a fait en comparant les unes aux autres les diverses séries de sédiments déposés ici où là. Ainsi, la stratification de 3 lieux différents devient celle qu’indique le schéma :

On peut par comparaison inférer que la succession chronologique des dépôts doit être en règle générale dans l’ordre suivant : d’abord cambrien, puis ordovicien (à cause de B), puis silurien (B et C), puis dévonien (A et C) puis carbonifère (C) etc. en tenant compte des ordres locaux de succession.

Mais là encore la notion de durée n’intervient pas. En effet, il est possible qu’en des lieux divers deux couches de caractères morphologiques identiques se déposent à des époques différentes. Inversement, il est plausible de penser qu’en deux endroits relativement éloignés deux dépôts différents aient lieu en même temps. Comme nous le verrons plus loin, quelques découvertes récentes confirment cette façon de voir. En d’autres termes, il se peut que des caractères morphologiques identiques ne s’expliquent pas nécessairement par des âges identiques de dépôt. On peut tout aussi bien penser qu’il s’agit de conditions identiques (conditions géographiques, identités d’origines, identités des actions détritiques, etc.).

c. Le principe de continuité

Notre critique se trouve renforcée par le fait qu’en de nombreux cas on n’a pas hésité à classer dans des époques différentes des couches géologiques présentant exactement les mêmes caractères morphologiques3. Pourtant, le second principe fondamental de la stratigraphie, le principe de continuité, exige que deux roches ayant les mêmes caractères lithologiques soient considérées comme contemporaines. Bien mieux, il arrive qu’une même couche géologique se poursuivant identiquement à elle-même en une seule et même région ne soit pas datée de la même époque. Ainsi en est-il des calcaires urgoniens des Alpes, du Barrémien et de l’Aptien en Savoie, dans les Pyrénées et au Portugal. « On voit donc que le principe de continuité n’a de valeur que si l’on admet les variations de faciès et que l’intervention de la paléontologie stratigraphique est ici indispensable4. »

3 Cf. L. MORET, Précis de géologie, Paris, 1967, p. 347-354.

4 Ibid., p. 347. Le faciès est l’ensemble de caractères qui permettent de différencier deux roches de constitution chimique identique.

C’est alors qu’intervient l’interpénétration réciproque de deux sciences, la géologie et la paléontologie.

2. PALÉONTOLOGIE ET STRATIGRAPHIE

« L’échelle stratigraphique du Cambrien à nos jours est une échelle relative essentiellement fondée sur la paléontologie5 », reconnaît-on aujourd’hui. C’est dire que les couches géologiques sont classées les unes par rapport aux autres en tenant compte essentiellement des fossiles qu’elles contiennent.

5 L. CAHEN, L’échelle des temps géologiques, dans « Summer courses on Nuclear Geology », Varenne, 1960, p. 410.

Depuis longtemps en effet le français G. Cuvier (1769-1832) avait remarqué que certains types de fossiles étaient associés à certains types de roches, toujours les mêmes. On les appelles « fossiles caractéristiques », ou « bons fossiles », par opposition à un très grand nombre d’autres que l’on rencontre dans presque toutes les roches. W. Smith (1769-1839) avait lui aussi suggéré le principe qui devait triompher en paléontologie stratigraphique : « On peut repérer l’âge d’une couche géologique grâce aux fossiles caractéristiques qu’elle contient. »

Cuvier expliquait la présence des fossiles caractéristiques dans une couche et leur disparition dans les couches suivantes par sa théorie des destructions catastrophiques. Il lui semblait en effet, à juste titre, que la disparition totale et subite d’une espèce (révélée par les archives de la terre) ne pouvait s’expliquer que de cette manière. Mais par la suite le triomphe des idées évolutionnistes infléchit la paléontologie dans le sens que nous lui connaissons aujourd’hui. On admit un long processus évolutif transformant peu à peu les espèces.

Dès lors, sur ces bases, il était évident que la présence de fossiles identiques dans deux couches géologiques entraînerait la conclusion que ces deux couches étaient de même âge PARCE QUE toutes deux reflétaient le même type de faune et de flore. En d’autres termes, cette identité des formes de vie est considérée comme une preuve de contemporanéité sur la base de la théorie de l’évolution acceptée comme vraie.

Le Grand Canyon du Colorado.

Il y a bien là une véritable pétition de principe qu’il nous faut souligner. Car c’est bien le cœur du problème. En effet, si la théorie de l’évolution n’est pas acceptée comme un fait, la stratigraphie doit alors s’interpréter de tout autre manière6. Ce n’est que dans le cadre déjà accepté du transformisme que l’on peut tirer la conclusion : identité de fossiles — identité d’âge de dépôts.

6 Mentionnons en même temps un autre cercle vicieux du raisonnement : la stratigraphie s’appuie sur les fossiles pour dater ses couches, et la paléontologie s’appuie à son tour sur l’âge des couches géologiques pour établir son arbre généalogique des espèces, Il est vrai que ce cercle, pour réel qu’il soit, peut difficilement être évité. Il constitue cependant une faiblesse méthodologique qu’il convient de souligner.

Prenons un exemple ; si, en deux endroits du monde présent, nous rencontrons des restes d’ours polaire, la conclusion qui s’imposera immédiatement à notre esprit est celle-ci : les deux sites considérés ont dû, quel que soit l’âge de leur formation, avoir le même climat : le climat boréal. Ici, c’est le facteur climat qui a guidé notre raisonnement et nullement le facteur temps.

Un autre exemple : si, dans deux sites, nous trouvons des restes de lièvres des neiges, espèce montagnarde qui ne vit qu’à une certaine altitude, la conclusion sera : les deux sites ont dû, à l’époque du dépôt des restes7, avoir la même altitude ou des altitudes voisines.

7 Quelle que soit cette époque, et en admettant la fossilisation in situ, sans transport.

Si, enfin, nous trouvons des restes de poissons de mer, nous en conclurons que la mer recouvrait les deux sites.

Des trois exemples qui précèdent, il découle que de l’identité des restes nous n’avons jamais inféré la contemporanéité des dépôts. Bien au contraire la similitude des fossiles dans deux couches géologiques devrait nous faire penser à l’origine identique de ces fossiles8. En d’autres termes à un même milieu écologique.

8 Encore doit-on préciser qu’en toute rigueur ce sont les fossiles qui ont même origine, et non les roches qui les contiennent.

Si tel est bien le cas, on voit que les principes mêmes de la stratigraphie seraient à revoir. En particulier, l’échelle chronologique des dépôts n’aurait plus sa raison d’être ; les temps pourraient être considérablement réduits.

On n’aurait plus une échelle stratigraphique chronologique mais bien plutôt une échelle stratigraphique écologique et chronologique dans la mesure où, en général, le principe de superposition devrait être conservé.

3. LES LACUNES DE LA STRATIGRAPHIE

Une remarque du même genre peut être faite en ce qui concerne les dépôts sédimentaires avec ou sans fossiles. En aucun lieu, à notre connaissance au moins, la nature ne fournit d’exemple d’un dépôt constitué de toutes les couches géologiques. Entre deux dépôts, il y a ce qu’on appelle des lacunes. Par exemple, dans le cas de la figure 9, p. 79 (cas du Colorado), il y a une lacune, entre le Cambrien et le Dévonien, qui affecte les « époques » de l’Ordovicien et du Silurien. Dans l’optique habituelle classique, de telles lacunes résultent de mouvements du sol entraînant l’émersion de la région, donc l’arrêt de la sédimentation marine, et son remplacement par l’érosion qui aurait fait disparaître la totalité des couches correspondantes. De telles explications n’étaient guère satisfaisantes, car aucune ne permettait d’expliquer l’horizontalité habituelle des couches superposées et l’absence quasi générale de toute trace d’érosion entre deux couches.

Or, de nombreuses études récentes ont montré que ces lacunes — qui sont d’ailleurs bien plus nombreuses qu’on ne le croyait, et ne peuvent en aucun cas être considérées comme de rares exceptions — ont une tout autre origine. Sans faire intervenir l’érosion, ou d’incessants mouvements verticaux qui auraient conservé l’horizontalité des couches, on pense maintenant que ces lacunes pourraient « être provoquées par de simples modifications climatiques ou des déplacements de courants marins9 ».

9 R. FOUET et Ch. POMEROL, Les roches sédimentaires, Paris, 1958, p. 53, 54. Nous passons sous silence un autre argument qu’il conviendrait de développer : celui des nombreux cas où la stratigraphie n’est pas conforme à la succession « chronologique » que l’on attendrait. On les appelle les « contacts anormaux », Ce sont les cas où, par exemple, du Dévonien repose SUR de l’Eocène, alors que la couche Eocène, présumée plus jeune de près de 300 millions d’années, devrait être au-dessus. On trouvera une liste — qu’il faudrait mettre à jour — de ces cas d’inversion stratigraphique dans G. McREADY PRICE, Evolutionary Geology and the New Catastrophism, Mountain View, 1926, p. 105-146. Certes, dans la plupart des cas mentionnés par PRICE, on peut expliquer ces contacts anormaux par des charriages de matériaux « anciens » glissant par-dessus les couches plus récentes. Dans de tels cas, la présence de mylonites ou de trace de broyage permet d’affirmer le transport, explicable tout aussi bien dans le cas du catastrophisme que de l’actualisme. Cependant, dans certains cas, la couche de mylonites est absente et il n’y a pas trace de transport. Il conviendrait d’établir une liste de ces cas indubitables, quoique rares.

De même, les cyclothèmes, c’est-à-dire les alternances des dépôts fins et grossiers, que l’on croyait autrefois être la preuve d’une érosion d’abord brutale (dépôts grossiers) puis faiblissante (dépôts fins), puis revigorée par un nouveau cycle d’érosion résultant d’un soulèvement de la région, ont vu leur origine fortement contestée. On ne croit plus maintenant à l’existence répétée à l’infini de ces cycles d’érosion. Les cyclothèmes ont été récemment attribués à « des divagations de courants deltaïques en fonction d’une subsidence (ou enfoncement) continue, comme on l’observe de nos jours pour le Mississipi10 ».

10 Ch. POMEROL et R. FOUET, op. cit., p. 57.

Comme on le voit, l’orientation actuelle des études en géologie nous fournit plusieurs exemples fort intéressants. Ce seraient les courants marins qui, provoquant les dépôts, auraient été responsables de l’alternance des strates et de leurs lacunes. De plus, il se pourrait bien que les fossiles associés à ces strates soient le reflet des milieux écologiques dans lesquels ces organismes vivaient avant leur fossilisation.

Dans ces conditions, il convient d’accorder toute notre attention à l’étude des archives paléontologiques de la terre, afin de voir si, interprétées en dehors de tout a priori évolutionniste, elles imposent irrémédiablement l’idée du transformisme des espèces au cours des temps.