Stratigraphie

Le prêtre catholique Nicolas Sténon a établi les fondements théoriques de la stratigraphie en introduisant la loi de superposition , le principe d'horizontalité originelle et le principe de continuité latérale dans un ouvrage de 1669 sur la fossilisation des restes organiques dans les couches sédimentaires. En 1759, le géologue italien Giovanni Arduino proposa la division de la croûte terrestre en quatre ordres généraux et successifs : primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire, une classification considérée comme le point de départ de la stratigraphie moderne.

La première application pratique à grande échelle de la stratigraphie fut réalisée par William Smith dans les années 1790 et au début du XIXe siècle. Considéré comme le « père de la géologie anglaise » Smith reconnut l'importance des strates rocheuses et des marqueurs fossiles pour leur corrélation ; il créa la première carte géologique d'Angleterre. Parmi les autres applications importantes de la stratigraphie au début du XIXe siècle, on peut citer celles de Georges Cuvier et d'Alexandre Brongniart , qui étudièrent la géologie de la région parisienne.

La biostratigraphie, ou stratigraphie paléontologique , repose sur l'étude des fossiles présents dans les couches rocheuses. Les strates provenant de régions éloignées et contenant les mêmes fossiles de faune et de flore sont considérées comme corrélables dans le temps. La stratigraphie biologique s'appuie sur le principe de succession faunique de William Smith, antérieur à la théorie de l'évolution biologique et constituant l'une des premières et des plus convaincantes preuves de cette évolution . Elle apporte des preuves solides de la formation ( spéciation ) et de l'extinction des espèces . L' échelle des temps géologiques a été élaborée au XIXe siècle, à partir des données de la stratigraphie biologique et de la succession faunique. Cette échelle est restée relative jusqu'à l'avènement de la datation radiométrique , qui, basée sur un cadre temporel absolu, a conduit au développement de la chronostratigraphie.

L'une des avancées majeures est la courbe de Vail , qui vise à définir une courbe historique mondiale du niveau marin à partir d'inférences tirées des modèles stratigraphiques mondiaux. La stratigraphie est également couramment utilisée pour délimiter la nature et l'étendue des roches réservoirs, des couvertures et des pièges contenant des hydrocarbures en géologie pétrolière .

La magnétostratigraphie est une technique chronostratigraphique utilisée pour dater les séquences sédimentaires et volcaniques. Cette méthode consiste à prélever des échantillons orientés à intervalles réguliers le long d'une coupe. Ces échantillons sont analysés afin de déterminer leur magnétisme rémanent détritique (MRD), c'est-à-dire la polarité du champ magnétique terrestre au moment du dépôt de la strate. Pour les roches sédimentaires, cela est possible car, lors de leur descente dans la colonne d'eau, les minéraux magnétiques à grains très fins (< 17 μm ) se comportent comme de minuscules boussoles , s'orientant selon le champ magnétique terrestre . Cette orientation est conservée lors de l'enfouissement. Pour les roches volcaniques, les minéraux magnétiques, qui se forment dans la lave en fusion, s'orientent selon le champ magnétique ambiant et sont fixés lors de la cristallisation de la lave.

Des carottes paléomagnétiques orientées sont prélevées sur le terrain ; les mudstones , les siltstones et les grès très fins sont les lithologies privilégiées car leurs grains magnétiques, plus fins, sont plus susceptibles de s’orienter avec le champ magnétique ambiant lors de leur dépôt. Si l’ancien champ magnétique était orienté de façon similaire au champ actuel ( pôle Nord magnétique proche du pôle Nord géomagnétique ), les strates conserveraient une polarité normale. Si les données indiquent que le pôle Nord magnétique était proche du pôle Sud géomagnétique , les strates présenteraient une polarité inversée.

Les résultats des échantillons individuels sont analysés en soustrayant l' aimantation rémanente naturelle (ARN) afin de révéler l'aimantation rémanente dynamique (ARD). Après analyse statistique, les résultats servent à générer une colonne magnétostratigraphique locale qui peut ensuite être comparée à l'échelle temporelle de polarité magnétique globale.

Cette technique est utilisée pour dater des séquences qui, généralement, ne contiennent ni fossiles ni roches ignées interstratifiées. La continuité de l'échantillonnage en fait également une technique performante pour l'estimation des taux d'accumulation des sédiments.