Échelle des temps géologiques

système de classement chronologique utilisé en géologie

L'échelle des temps géologiques est le système de classement chronologique utilisé en géologie, climatologie et paléontologie, pour attribuer les évènements survenus durant l'histoire de la Terre. Si son origine remonte au XVIIIe siècle, elle prend une forme précise en 1913[1], lorsque Arthur Holmes, reconnu aujourd'hui comme le père de l'échelle des temps géologiques, publie la première[2]. Les techniques de datation, la science de la chronostratigraphie ne cessent de s'améliorer. L'échelle doit être ainsi périodiquement mise à jour, grâce à des datations toujours plus précises.

Histoire de la Terre cartographiée en 24 heures, avec le découpage des 4 éons.

Tous les quatre ans, l'Union internationale des sciences géologiques (UISG) organise le Congrès géologique international, à l'occasion duquel la Commission internationale de stratigraphie, qui dépend de l'UISG, statue officiellement sur la dénomination et le calibrage des différentes divisions et subdivisions des temps géologiques. Les dernières échelles publiées intègrent notamment les magnétochrones (inversions du champ magnétique terrestre) et comportent cinq à six niveaux et sous-niveaux normalisés. D'anciennes nomenclatures, notamment celles des ères Primaire, Secondaire, Tertiaire et Quaternaire, ont été abandonnées au profit d'autres dénominations.

L'échelle des temps géologiques débute avec l'âge estimé de la Terre, soit environ 4,6 milliards d'années.

Histoire modifier

 
Carte géologique de la Grande-Bretagne par William Smith (1815).

Au cours des XVIe et XVIIe siècles, les mineurs commencent à exprimer le besoin de comprendre les relations entre les différentes unités lithologiques. En 1669, le géologue danois Niels Stensen énonce le principe de superposition, selon lequel une couche sédimentaire est toujours plus récente que les couches sous-jacentes (sauf remaniement ultérieur). Ce nouveau principe permet aux travailleurs de commencer à reconnaître les différentes successions de roches, mais la description des roches, basée à l'époque sur des critères d'observation tels que la couleur, la texture ou l'odeur, ne permet pas de faire des comparaisons entre les séquences de différentes zones géographiques. La découverte de fossiles un peu partout sur la planète permet de faire un travail de corrélation entre des zones géographiques distinctes. En 1795, James Hutton énonce le principe d'uniformitarisme (aussi appelé principe d'actualisme), qui suppose que les processus géologiques sont uniformes dans le temps en termes de fréquence et de magnitude.

Le géologue britannique William Smith publie en 1815 une carte géologique détaillée de l'Angleterre, du Pays de Galles et d'une partie de l'Écosse, lui permettant de découvrir les fossiles stratigraphiques, régissant l'approche biostratigraphique. Ce nouveau principe, nommé principe de succession faunistique, indique que les fossiles découverts dans une séquence stratigraphique le sont de manière ordonnée, ce qui permet de mettre en place une échelle de temps relative[3].

Au XIXe siècle, les géologues et plus spécialement les stratigraphes ont relevé, sur un même affleurement, des ensembles de couches sédimentaires partageant des caractéristiques géologiques ou paléontologiques communes. Ces affleurements types, naturels ou artificiels (carrières), appelés stratotypes, sont devenus des sites de référence pour définir les limites des âges, dont les noms proviennent généralement des sites où ces formations ont été décrites pour la première fois, auxquels on ajoute le suffixe -ien (exemples : Hettangien, Oxfordien, Bajocien).

Les premières descriptions des géologues et paléontologues, limitées à des bassins sédimentaires ou à des pays, ont abouti à une multiplication des noms d'âges ou d'étages. Il s'est vite avéré que plusieurs d'entre eux pouvaient recouvrir tout ou partie d'un même intervalle de temps. Au cours du XXe siècle, la tendance dominante a donc été de simplifier l'échelle stratigraphique des étages (mis en synonymie, avec des suppressions ou même des créations sur de nouveaux stratotypes plus représentatifs de l'intervalle de temps considéré.

À partir des années 1980, la Commission internationale de stratigraphie (ICS) et l'Union internationale des sciences géologiques (UISG) se sont appliquées à définir une échelle stratigraphique universelle des étages géologiques. Dans ce but, des points stratotypiques mondiaux (PSM ; en anglais : Global Boundary Stratotype Section and Point, GSSP) ont été définis sur les stratotypes. Ils déterminent les limites existantes entre deux étages géologiques sans laisser la possibilité de lacune ou de chevauchement entre eux. La définition des points stratotypiques mondiaux est toujours en cours mais la majorité des étages sont déjà encadrés par ces PSM[4]. D'anciens noms subsistent dans l'usage pour certains pays ou régions en fonction de l'histoire locale de la géologie.

Nomenclature modifier

Terminologie modifier

L'échelle des temps géologiques est subdivisée en plusieurs unités : les unités chronostratigraphiques, géochronologiques et magnétostratigraphiques. Les unités chronostratigraphiques sont définies à partir des méthodes lithostratigraphiques et biostratigraphiques et organisent les couches sédimentaires de la croûte terrestre en une échelle temporelle relative. Les unités géochronologiques correspondent à des intervalles de temps, dont les âges sont obtenus par les méthodes de datation absolue. Ces deux catégories d'unités utilisent différents termes qui sont équivalents et suivent une hiérarchie précise[5] :

Unités chronostratigraphiques Unités géochronologiques
éonothèmes éons
érathèmes ères
systèmes périodes
séries époques
étages âges
sous-étages sous-âges

Définitions et limites modifier

Éons modifier

L'éon est l'intervalle de temps géochronologique correspondant à la plus grande subdivision chronostratigraphique de l'échelle des temps géologiques, l'éonothème. Le terme « éon » est également utilisé dans le cadre de la planétologie pour permettre de décrire l'histoire des planètes.

L'histoire de la Terre est découpée en quatre éons. Les trois premiers, qui couvrent les quatre premiers milliards d'années de l'histoire de la Terre, sont parfois regroupés au sein d'un superéon nommé le Précambrien. Pour un même intervalle de temps géologique, les éons et les éonothèmes portent des noms identiques.

Les quatre éons terrestres sont les suivants, du plus ancien au plus récent :

  • l'Hadéen (de −4,6 à −4 milliards d'années) ;
  • l'Archéen (de −4 à −2,5 milliards d'années) ;
  • le Protérozoïque (de −2,5 à −0,542 milliards d'années) ;
  • le Phanérozoïque (depuis le début du Cambrien, il y a 542 millions d'années, jusqu'à nos jours).

Les subdivisions de l'échelle des temps géologiques correspondent à des ruptures paléo-environnementales, paléontologiques ou sédimentologiques.

Ères modifier

Les ères sont définies selon des arguments paléontologiques et géodynamiques, bien que les premiers l'emportent sur les seconds dans la limitation des ères du fait de leur antériorité par rapport aux études géodynamiques.

Le début du Paléozoïque, première ère du Phanérozoïque, se caractérise par les grandes biodiversifications cambrienne et ordovicienne et par l'apparition et la prolifération des fossiles à carapaces et coquilles. Cette ère est marquée par la présence du taxon des trilobites et est marquée par deux cycles orogéniques : le calédonien et l'hercynien. La fin du Paléozoïque voit la formation du supercontinent Pangée et une discordance stratigraphique dans plusieurs régions du monde (Amériques, Sibérie…). La limite Paléozoïque / Mésozoïque est définie par l'extinction Permien-Trias (la plus sévère des cinq grandes extinctions, qui voit la disparition de taxons caractéristiques de l'ère Paléozoïque comme les trilobites et les fusulines). Elle est marquée par la fin du cycle hercynien et le début du cycle alpin.

L'ère Mésozoïque est marquée par la présence des dinosaures non-aviens, des ammonites et des nummulites. Les mammifères, apparus au début du Jurassique, sont alors de taille modeste (les plus grands ont la taille d'un blaireau) mais sont numériquement fort nombreux et plus divers qu'aujourd'hui du point de vue de la phylogénie. L'ère est marquée par une série d'orogenèses à l'origine de la ceinture alpine[6],[7] et s'achève par une phase d'extinction massive qui voit disparaître des taxons comme les ammonites, les dinosaures non aviens ou les ptérosaures : c'est l'extinction Crétacé-Paléogène, abrégée en K/P, qui inaugure le Cénozoïque.

L'aube de l'ère Cénozoïque voit d'abord de grands oiseaux terrestres occuper les niches écologiques terrestres libérées, mais ensuite et rapidement, en mer comme sur terre et dans les airs, les mammifères se diversifient et certains acquièrent à leur tour des dimensions imposantes. L'ère est marquée en son milieu par la grande coupure Éocène-Oligocène. Il y a environ 2,6 Ma commence un cycle de glaciations entrecoupées de périodes interglaciaires.

Les chercheurs n'utilisent plus les termes anciens de « Précambrien » pour les périodes antérieures à 542 Ma avant le présent, de « Primaire » pour le Paléozoïque, de « Secondaire » pour le Mésozoïque, ni de « Tertiaire » et « Quaternaire » pour le Cénozoïque. Le « Quaternaire » ne désigne plus une ère mais la dernière période du Cénozoïque. Ces anciennes dénominations, plus mnémoniques et accessibles, ont cependant tant circulé dans les sources qu'elles réapparaissent encore fréquemment dans les publications et les documentaires, même récents.

Périodes modifier

Les géologues utilisent de plus en plus le terme de « système » plutôt que celui de « période » car ils se réfèrent à des formations géologiques et des ensembles de fossiles plutôt qu'à une séquence de temps.

Le Cénozoïque est divisé en trois périodes : Paléogène, Néogène et Quaternaire.

Époques modifier

Le Pléistocène et l'Holocène sont les deux époques du Quaternaire.

Âges modifier

En géologie et paléontologie, l'âge ou étage est l'unité de temps de base de l'échelle des temps géologiques : sa durée est en général de l'ordre de quelques millions d'années. Il est la subdivision d'une époque ou série géologique basée sur la chronostratigraphie, la biostratigraphie et la lithostratigraphie.

S'il est utilisé comme nom propre, le nom d'un âge commence par une majuscule, mais employé en tant qu'adjectif, il commence par une minuscule (exemples : « niveau hettangien » ou « fossile oxfordien »).

Étymologies modifier

L'étymologie des éons, ères et périodes géologiques est celle des noms donnés aux subdivisions de l'échelle des temps géologiques basés sur la géochronologie. Ces noms proviennent soit des lieux où leurs roches ont été étudiées pour la première fois, soit d'une signification gréco-latine. Le nom d'une subdivision est souvent lié à un stratotype, affleurement-type (étalon) qui permet de définir une subdivision de l'échelle des temps géologiques, dans un travail coordonné par la Commission internationale de stratigraphie et l'Union internationale des sciences géologiques. Le mot stratotype associe la racine latine stratum (couche, couverture) et la racine grecque typos (empreinte, marque) qui en latin a donné tipus (modèle, symbole).

Du passé vers le présent, voici l'étymologie des dénominations géologiques des subdivisions stratigraphiques de l'échelle des temps géologiques, que sont les éons (ou « éonothèmes »), ères (ou « érathèmes »), périodes, époques et étages (ou « âges »)[8] :

Tableaux de l'échelle des temps géologiques modifier

L'échelle des temps géologiques présentée repose sur celle de la Commission internationale de stratigraphie (ICS). Les dates et incertitudes sont celles de l'échelle publiée en par l'ICS[11]. Ces incertitudes sont le fait des méthodes de mesure liées à la datation.

Le nuancier des couleurs est conventionnel, s'enracine initialement dans la cartographie géologique britannique du début du XIXe siècle et a été largement remanié et précisé depuis : il assigne à chaque étage et époque une nuance dérivée de la couleur de sa période respective, mais n'a pas de rapport avec la couleur, sur le terrain, des roches elles-mêmes.

Éon Ère Période/
Système[N 4]
Époque/Série Étage Âge (Ma)[N 5] Événements majeurs

P
H
A
N
É
R
O
Z
O
Ï
Q
U
E




C
É
N
O
Z
O
Ï
Q
U
E


Tertiaire[N 6]
Quaternaire[N 7]
Holocène Méghalayen   0,004 2 Agriculture et sédentarisation, Protohistoire
Northgrippien   0,008 2
Greenlandien   0,011 7
Pléistocène[N 7] Pléistocène supérieur 0,126

Cycles glaciaires dans l'hémisphère Nord
Extinction des mammifères géants
Évolution de l'homme moderne

Pléistocène moyen 0,781
Calabrien   1,80
Gélasien   2,58
Néogène Pliocène Plaisancien   3,600 Abel, Lucy, début de la Préhistoire
Zancléen   5,333
Miocène Messinien   7,246 Séparation de la lignée humaine et de la lignée des chimpanzés
Tortonien   11,63
Serravallien   13,82
Langhien 15,97
Burdigalien 20,44
Aquitanien   23,03
Paléogène Oligocène Chattien 28,1 Isolement du continent antarctique et établissement d'un courant circumpolaire
Grande Coupure
Rupélien 33,9
Éocène Priabonien 37,8 Nombreuses nouvelles espèces de petits mammifères
Surrection des Alpes
Artiodactyles, rongeurs
Bartonien 41,2
Lutétien   47,8
Yprésien   56,0
Paléocène Thanétien   59,2 Premiers périssodactyles, glires, primates
Sélandien   61,6
Danien   66,0

M
É
S
O
Z
O
Ï
Q
U
E


Secondaire[N 6]

Crétacé Supérieur Maastrichtien   72,1 ± 0,2 Isolement de la Laurasia
Extinction Crétacé-Paléogène
(environ 50 % des espèces, dont les dinosaures non-aviens)
Premiers mammifères placentaires
Campanien 83,6 ± 0,2
Santonien   86,3 ± 0,5
Coniacien 89,8 ± 0,3
Turonien   93,9
Cénomanien   100,5
Inférieur Albien   ≃113,0 Isolement de l'Afrique
Aptien ≃125,0
Barrémien ≃129,4
Hauterivien ≃132,9
Valanginien ≃139,8
Berriasien ≃145,0
Jurassique Supérieur
Malm
Tithonien 152,1 ± 0,9

Mammifères marsupiaux
Premiers oiseaux
Premières plantes à fleurs

Kimméridgien 157,3 ± 1,0
Oxfordien 163,5 ± 1,0
Moyen
Dogger
Callovien 166,1 ± 1,2
Bathonien   168,3 ± 1,3
Bajocien   170,3 ± 1,4
Aalénien   174,1 ± 1,0
Inférieur
Lias
Toarcien   182,7 ± 0,7 Division de la Pangée
Pliensbachien   190,8 ± 1,0
Sinémurien   199,3 ± 0,3
Hettangien   201,3 ± 0,2
Trias Supérieur Rhétien ≃208,5 Extinction Trias-Jurassique
(environ 50 % des espèces)

Premiers dinosaures
Premiers mammifères ovipares
Algues calcaires dans les mers
Forêts de conifères
Norien ≃227
Carnien   ≃237
Moyen Ladinien   ≃242
Anisien 247,2
Inférieur Olénékien 251,2
Indusien   252,17 ± 0,06

P
A
L
É
O
Z
O
Ï
Q
U
E

Primaire[N 6]

Permien Lopingien Changhsingien   254,14 ± 0,07 Extinction du Permien-Trias
(95 % des espèces marines, 70 % des espèces terrestres)
Wuchiapingien   259,8 ± 0,4
Guadalupien Capitanien   265,1 ± 0,4
Wordien   268,8 ± 0,5
Roadien   272,95 ± 0,11
Cisuralien Kungurien 283,5 ± 0,6
Artinskien 290,1 ± 0,26
Sakmarien   295,0 ± 0,18
Assélien   298,9 ± 0,15
Carbonifère Pennsylvanien
cf. Silésien
Gzhélien 303,7 ± 0,1 Insectes géants
Premiers sauropsides (reptiles)

Arbres primitifs de grande taille
Fossilisation importante de matière organique
Formation du supercontinent Pangée

Kasimovien 307,0 ± 0,1
Moscovien 315,2 ± 0,2
Bachkirien   323,2 ± 0,4
Mississippien
cf. Dinantien
Serpukhovien 330,9 ± 0,2
Viséen   346,7 ± 0,4
Tournaisien   358,9 ± 0,4
Dévonien Supérieur Famennien   372,2 ± 1,6 Crise de la faune marine : extinction du Dévonien
Premiers vertébrés terrestres
Premières plantes à graines et premiers arbres
Frasnien   382,7 ± 1,6
Moyen Givétien   387,7 ± 0,8 Plantes ligneuses : prêles, fougères
Eifélien   393,3 ± 1,2
Inférieur Emsien   407,6 ± 2,6
Praguien   410,8 ± 2,8
Lochkovien   419,2 ± 3,2
Silurien Pridoli [N 8]   423,0 ± 2,3 « Sortie des eaux » : premières plantes terrestres, arthropodes terrestres
Ludlow Ludfordien   425,6 ± 0,9
Gorstien   427,4 ± 0,5
Wenlock Homérien   430,5 ± 0,7
Sheinwoodien   433,4 ± 0,8
Llandovery Télychien   438,5 ± 1,1
Aéronien   440,8 ± 1,2
Rhuddanien   443,8 ± 1,5
Ordovicien Supérieur Hirnantien   445,2 ± 1,4 Extinction Ordovicien-Silurien

Prédominance des invertébrés

Extinction du Cambrien-Ordovicien
(environ 85 % des espèces)
Katien   453,0 ± 0,7
Sandbien   458,4 ± 0,9
Moyen Darriwilien   467,3 ± 1,1
Dapingien   470,0 ± 1,4
Inférieur Floien   477,7 ± 1,4
Trémadocien   485,4 ± 1,9
Cambrien Furongien Étage 10 ≃489,5 « Explosion cambrienne » : faune de Burgess, premiers chordés
Jiangshanien   ≃494
Paibien   ≃497
Miaolingien Guzhangien   ≃500,5
Drumien   ≃504,5
Wuliuen   ≃509
Série 2 Étage 4 ≃514
Étage 3 ≃521
Terreneuvien Étage 2 ≃529
Fortunien   541,0 ± 1,0
Fin du Précambrien[N 9]

P
R
O
T
É
R
O
Z
O
Ï
Q
U
E

NÉO Édiacarien   ≃635 Faune de l'Édiacarien : métazoaires bilatériens
Formation du continent Pannotia
Cryogénien Varangien 650 Glaciation Varanger
Sturtien 720
Tonien 1 000 Formation du continent Rodinia
MÉSO Sténien 1 200 Eucaryotes multicellulaires[N 10]
Ectasien 1 400
Calymmien 1 600
PALÉO Stathérien 1 800 Émergence du continent Columbia
Orosirien 2 050 Premiers eucaryotes[N 10]
Atmosphère riche en dioxygène O2 : cause de la Grande Oxydation
Glaciation huronienne
Rhyacien 2 300
Sidérien 2 500

A
R
C
H
É
E
N

NÉOARCHÉEN[N 11] 2 800 Émergence de la vie : bactéries, archées
Émergence des continents : Vaalbara, Ur, Kenorland
Disparition du méthane CH4
Formation de fer rubané par photosynthèse cyanobactérienne
MÉSOARCHÉEN 3 200
PALÉOARCHÉEN 3 600
ÉOARCHÉEN 4 000
HADÉEN 4 540 Formation des océans par condensation de l'eau
de l'atmosphère composée de N2, de CO2 et de CH4
Solidification de la croûte terrestre par le refroidissement de la Terre
Grand bombardement tardif


Notes et références modifier

Notes modifier

  1. Divisé en Sturtien, d'un site australien à Adélaïde, et en Varangien, du fjord de Varanger en Norvège.
  2. Appelé aussi Vendien (d'une région d'Afrique du Sud).
  3. En référence à la quasi-absence de nouveaux groupes de mammifères, ce qui contraste avec la radiation évolutive de l'Éocène.
  4. Les paléontologues font souvent référence à des stades de développement de la vie plutôt qu'à des périodes géologiques précises. La nomenclature est assez complexe. L'usage ancien était que le Primaire soit l'équivalent du Paléozoïque, le Secondaire celui du Mésozoïque, le Tertiaire celui du Paléogène, du Miocène et du Pliocène et le Quaternaire celui du Pléistocène et de l'Holocène. Le système de couleurs choisi est celui de la Commission de la carte géologique du monde. Voir : Projet:Géologie.
  5. Les dates avec un clou d'or   indiquent les points stratotypiques mondiaux (PSM) acceptés par la communauté scientifique internationale.
  6. a b et c Le Cambrien et les périodes géologiques postérieures étaient autrefois classées en ères Primaire, Secondaire, et Tertiaire ; ces dénominations ont été abandonnées (cf. http://www.stratigraphy.org/bak/geowhen/TQ.html).
  7. a et b La ratification de la définition de la base du Quaternaire Système/Période (et le toit du Néogène Système/Période), et la redéfinition de la base du Pléistocène Époque/Série (et le toit du Pliocène Époque/Série) ont été approuvées par la majorité de l'Union internationale des sciences géologiques le (cf. http://quaternary.stratigraphy.org/wp-content/uploads/2018/07/IUGS-ratification-letter-1.doc).
  8. Le Pridoli est la seule série à ne pas être divisée en étages, selon la Commission internationale de stratigraphie, mais le terme Pridolien est parfois utilisé.
  9. Des découvertes récentes (surtout postérieures à 1980) ont fortement modifié notre vision de la géologie et des événements géologiques et paléontologiques précambriens. Le Précambrien désignait l'ensemble des éons Protérozoïque, Archéen et Hadéen.
  10. a et b En 2014, la présence d'eucaryotes multicellulaires dans le groupe fossile de Franceville, vieux de 2,1 milliards d'années, a été confirmée par le CNRS.
  11. Les ères géologiques du Néoarchéen, du Mésoarchéen, du Paléoarchéen et de l'Éoarchéen sont disposées sur 2 colonnes uniquement par commodité de représentation.

Références modifier

  1. (en) « Arthur Holmes: Harnessing the Mechanics of Mantle Convection to the Theory of Continental Drift », sur American Museum of Natural History (consulté le ).
  2. (Holmes 1913, p. 172.)
  3. (en) Tony Fiorillo, David Polly, et Brian Speer, « The Geologic Time Scale in Historical Perspective », sur ucmp.berkeley.edu/, University of California – Museum of Paleontology, (consulté le ).
  4. International Commission on Stratigraphy, « Chart », sur stratigraphy.org (consulté le ).
  5. (en) Michael A. Murphy, Amos Salvador, « Chronostratigraphic Units », sur stratigraphy.org, International Commission on Stratigraphy, (consulté le ).
  6. Aubouin et al. 1978, p. 322 – 323.
  7. Cotillon 1988, p. 17.
  8. (en) [PDF] INTERNATIONAL CHRONOSTRATIGRAPHIC CHART, stratigraphy.org
  9. (en) Oligocene (adj.), etymonline.com, consulté le 21 mars 2022
  10. a et b (en) Philip L. Gibbard et Martin J. Head, « IUGS ratification of the Quaternary System/Period and the Pleistocene Series/Epoch with a base at 2.58 Ma », Quaternaire [En ligne], vol. 20/4 | 2009, mis en ligne le 29 décembre 2009, consulté le 14 janvier 2015.|URL=http://quaternaire.revues.org/5289 |DOI : 10.4000/quaternaire.5289
  11. (en) « International chronostratigraphic chart » [PDF], Commission internationale de stratigraphie, .

Voir aussi modifier

Bibliographie modifier

  • Stephen Giner, Miroirs de la Terre, éd. Presses du Midi, (ISBN 978-2-8127-0188-7), p. 32, 33
  • (en) Arthur Holmes, The Age of the Earth, Londres, Harper, , 196 p. (lire en ligne)
  • [Cotillon 1988] Pierre Cotillon (préf. Jean Aubouin), Stratigraphie, Paris, Dunod, coll. « Géosciences », , 1re éd., 185 p. (ISBN 2-04-012338-5)
  • [Aubouin et al. 1978] Jean Aubouin, Robert Brousse et Jean-Pierre Lehman, Précis de géologie : Stratigraphie, t. 3, Paris, Dunod, (réimpr. 1975), 3e éd. (1re éd. 1967), 685 p. (ISBN 2-04-016420-0)

Articles connexes modifier

Liens externes modifier