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I • Introduction
À partir des années 1950 (mais il y eut auparavant des précurseurs), la
chimie de la Terre (la géochimie) est venue en aide à la géologie, et nous
a progressivement proposé une échelle absolue du temps géologique. Fort
heureusement, les terrains n’ont pas seulement gardé la mémoire de leur
histoire sous la forme de fossiles ou de structures superposées. Ils sont
constitués d’éléments chimiques qui ont évolué depuis la formation
initiale de l’univers selon des lois que l’on commence à bien connaître.
Un peu comme le monde vivant, le monde minéral a changé au cours des
temps géologiques. La physique nucléaire nous apprend que l’élément
premier, élaboré peu de temps après le «Big Bang», est l’hydrogène,
avant que ne se forme, à la suite de collisions d’atomes, l’hélium. Tous les
autres éléments ont été produits beaucoup plus tard, après la formation des
galaxies, par coalescence d’atomes d’hélium ou par fusion des nouveaux
éléments dans les étoiles. Les spécialistes discutent encore aujourd’hui sur
l’âge du «Big Bang», qu’ils situent entre 10 et 15 milliards d’années. Ils
sont d’accord en revanche sur celui du système solaire dont la Terre fait
partie, apparu il y a 4,55 milliards d’années environ.
À partir de là, le relais a été pris par ces sortes d’horloges que sont les
isotopes instables des éléments chimiques. Le principe est simple: la
quantité d’isotopes radioactifs «pères», instables, suit une loi de décroissance exponentielle définie. Enfermés dans un système chimique clos, ils
se transforment en isotopes «fils», le plus souvent stables, suivant un
«calendrier» précis. Inversement, le dosage du rapport «père»/«fils»
dans une roche ou dans un minéral de cette roche permet de mesurer le
temps écoulé depuis la «fermeture» du système géochimique (c’est-à-dire
depuis la naissance ou le refroidissement de la roche ou du minéral), à la
condition toutefois de connaître par d’autres moyens sa composition
isotopique initiale. La géochimie isotopique permet ainsi de donner un
«âge absolu» aux événements auparavant situés seulement les uns par
rapport aux autres dans une échelle chronologique relative. C’est à partir
de toutes les données ainsi réunies depuis un demi-siècle que la comparaison entre une année civile et l’histoire de la planète a pu être tentée au
début de ce chapitre, et que l’échelle des temps géologiques, établie
naguère par la «chronostratigraphie», a pu être «calibrée» et exprimée
désormais en milliards, millions ou milliers d’années (tableau 1.1).
Quant à l’espace géologique, il est plus facile à concevoir, sinon à
explorer. Les dimensions de la planète sont à échelle humaine, malgré
l’immensité des domaines océaniques et continentaux (rayon moyen de la
Terre: 6 371 km; surface totale: 510 × 10 6 km 2 ). Naturellement, les trois
I • Introduction
À partir des années 1950 (mais il y eut auparavant des précurseurs), la
chimie de la Terre (la géochimie) est venue en aide à la géologie, et nous
a progressivement proposé une échelle absolue du temps géologique. Fort
heureusement, les terrains n’ont pas seulement gardé la mémoire de leur
histoire sous la forme de fossiles ou de structures superposées. Ils sont
constitués d’éléments chimiques qui ont évolué depuis la formation
initiale de l’univers selon des lois que l’on commence à bien connaître.
Un peu comme le monde vivant, le monde minéral a changé au cours des
temps géologiques. La physique nucléaire nous apprend que l’élément
premier, élaboré peu de temps après le «Big Bang», est l’hydrogène,
avant que ne se forme, à la suite de collisions d’atomes, l’hélium. Tous les
autres éléments ont été produits beaucoup plus tard, après la formation des
galaxies, par coalescence d’atomes d’hélium ou par fusion des nouveaux
éléments dans les étoiles. Les spécialistes discutent encore aujourd’hui sur
l’âge du «Big Bang», qu’ils situent entre 10 et 15 milliards d’années. Ils
sont d’accord en revanche sur celui du système solaire dont la Terre fait
partie, apparu il y a 4,55 milliards d’années environ.
À partir de là, le relais a été pris par ces sortes d’horloges que sont les
isotopes instables des éléments chimiques. Le principe est simple: la
quantité d’isotopes radioactifs «pères», instables, suit une loi de décroissance exponentielle définie. Enfermés dans un système chimique clos, ils
se transforment en isotopes «fils», le plus souvent stables, suivant un
«calendrier» précis. Inversement, le dosage du rapport «père»/«fils»
dans une roche ou dans un minéral de cette roche permet de mesurer le
temps écoulé depuis la «fermeture» du système géochimique (c’est-à-dire
depuis la naissance ou le refroidissement de la roche ou du minéral), à la
condition toutefois de connaître par d’autres moyens sa composition
isotopique initiale. La géochimie isotopique permet ainsi de donner un
«âge absolu» aux événements auparavant situés seulement les uns par
rapport aux autres dans une échelle chronologique relative. C’est à partir
de toutes les données ainsi réunies depuis un demi-siècle que la comparaison entre une année civile et l’histoire de la planète a pu être tentée au
début de ce chapitre, et que l’échelle des temps géologiques, établie
naguère par la «chronostratigraphie», a pu être «calibrée» et exprimée
désormais en milliards, millions ou milliers d’années (tableau 1.1).
Quant à l’espace géologique, il est plus facile à concevoir, sinon à
explorer. Les dimensions de la planète sont à échelle humaine, malgré
l’immensité des domaines océaniques et continentaux (rayon moyen de la
Terre: 6 371 km; surface totale: 510 × 10 6 km 2 ). Naturellement, les trois