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GEOLOGIE HISTORIQUEGEOLOGIE HISTORIQUE
Discipline scientifique basée sur- La stratigraphie- La Paléogéographie
Fait appel à la Géodynamique, la Géologie structurale, la Paléontologie, la Sédimentologie
ObjetsObjets
– Reconstituer à chaque période ou tranche de temps, le paysage géologique, les manifestations géodynamiques La population animale et végétale
– Retracer les différentes évolutions paléogéographiques paléocourantologique, paléoocéanographique, paléoclimatique, paléoécologique…
GénéralitésGénéralités
Etymologiquement = description des couches de terrain qui constituent l’écorce terrestre
Objectif : donner une explication de l’organisation et de l’agencement des divers éléments de l’écorce terrestre.
N-B : Ces éléments ont subi des transformations et ne sont pas dans leur contexte de formation initiale
Rôles de la stratigraphieRôles de la stratigraphie
Faire abstraction des transformations ultérieures
Remonter à travers le temps pour retrouver l’état initial et les événements qu’il a enregistrés
Replacer cet « état initial » dans un cadre spatio-temporel.
PréoccupationsPréoccupations
Temporelle : – Datation des objets et événements par
différentes méthodes (paléontologie, sédimentologie, pétrographie, tectonique, géophysique, géochimie …
Spatiale :– Paléogéographie au sens large
Le temps en stratigraphieLe temps en stratigraphie
Durée :– Vitesse de mise en place / valeur de l’élément
mesuréSimultanéité
– Besoin de marqueur– Corrélation stratigraphique– notion d’isochrones
Succession– Ordre de déroulement des événements
1er Principe fondamental1er Principe fondamental
Principe de superposition– « de deux strates superposées, la strate
supérieure est la plus récente »– « une structure ou événement qui recoupe,
métamorphise ou affecte une autre structure lui est postérieure.
2e principe fondamental2e principe fondamental Principe de continuité latérale :
– « Une strate continue est de même âge sur toute son étendue, quel que soit le faciès »
– Cette notion implique que l’on prenne en compte un intervalle de temps équivalent au temps nécessaire au dépôt de la strate considérée.
– Le faciès apporte des informations sur les conditions et l’environnement de dépôt
– L’épaisseur n’est pas forcément proportionnelle à la durée qu’elle représente
– Notion d’isochrones
33ee principe fondamental principe fondamental
Principe de l’identité paléontologique :– « Deux strates contenant les mêmes fossiles
sont de même âge ».– N-B : il s’agit généralement de fossiles
stratigraphiques (à voir ultérieurement). Les autres fossiles de faciès peuvent être utilisés mais dans des conditions particulières.
Les catégories stratigraphiquesLes catégories stratigraphiques
La lithostratigraphieLa biostratigraphieLa chronostratigraphie
LithostratigraphieLithostratigraphie
Description d’une couche par son contenu lithologiques, minéralogique et paléontologique s.l.
Les unités :– Groupe, formation, membre, strate ou couche,
lamine ou varve …– Unité de base = La Formation
La formationLa formation
On regroupe en général au sein d’une formation des couches déposées dans des conditions semblables et se présentant sous des faciès voisins. (On évite de mettre au sein d’une même formation des dépôts continentaux et marins)
Elle est définie dans une localité bien définie appelée stratotype
Sa puissance est variable
StratotypesStratotypes
Coupe type choisie comme référence pour la définition et l’identification d’une unité ou d’une limite stratigraphiques.
Un stratotype doit obéir à plusieurs critères pour être retenu
Reconnaissance internationale (publication)
Stratotypes (critères)Stratotypes (critères) Repérage géographique indispensable de la coupe
sur une carte (coordonnées) : Localité type A défaut : description précise de sa localisation Bonne définition géologique de son contenu
(lithologique, minéralogique, paléontologique) Photos légendées ou coupes ou logs lithologiques Bonne définition des limites inférieure et
supérieure Accès facile (au moins aux chercheurs) Information de la communauté scientifique
(publication officielle).
Les différents (strato)typesLes différents (strato)types Holo(strato)type : stratotype originel défini par
l’auteur Para(strato)type : stratotype supplémentaire utilisé
par l’auteur pour complément d’info Lecto(strato)type : stratotype choisi a posteriori
faute d’une bonne définition du stratotype Néo(strato)type : nouveau stratotype choisi pour
remplacer un stratotype disparu Hypo(strato)type : stratotype défini a posteriori
pour compléter la connaissance d’une unité ou d’une limite (domaine paléogéographique différent)
FormationFormation
Unité stratigraphique de base. Une certaine homogénéité faciologique Souvent figurée sur les cartes géologiques Épaisseur variable : du mètre au kilomètre! Nomenclature : Le mot Formation (et Membre)
ainsi que le nom de l’unité commencent toujours par une majuscule (Les Marnes bleues d’Argenteuil…, Cn2, etc. …)
Horizon repèreHorizon repère
Formation très caractéristiqueSert de repère
– à l’échelle locales (niveau condensé) ou – Globales (niveau cinéritique, niveau argileux à
fort taux d’iridium…)
Faible épaisseur
Sous-unitésSous-unités
Membre :– Les formations sont subdivisées en membres ;
ex.: Grès armoricains inférieurs, Grès armoricains supérieurs
Couche ou strate : – Les membres sont subdivisés en couches ou
strates, eux-mêmes subdivisés en lits ou lamines ou varves
Limites d’utilisationLimites d’utilisation
Lithologie (nature des dépôts) = fonction des conditions et environnement de dépôts– Agent de la géodynamique externe– Bassin sédimentaire– Climat et tectonique ….
Extension limitée à l’échelle régionaleUtilisation dans la confection des cartes
géologiques régionales (1/50.000)
Biostratigraphie Biostratigraphie Dollo 1909Dollo 1909
Déf.: caractérisation des couches par leur contenu paléontologique
Basée sur le principe de l’évolution des espèces
Domaine d’application : roches sédimentaires (ou volcano-sédimentaires)
Utilisations – en vue de corrélation– En vue de datation
Unité biostratigraphiqueUnité biostratigraphique
La Biozone, souvent simplement appelée zone quand le contexte est connu.
Il existe différent type de « zones »– Zone d’association ou d’assemblage– Zones d’extension– Zone d’abondance
Zone d’associationZone d’association
« Un zone d’association peut être fondée sur toutes les catégories de formes fossiles présentes, ou bien sur certaines seulement ». « Ainsi, une zone d’association peut s’appuyer uniquement sur la faune fossile, une autre sur la flore : une zone d’association de coraux, de foraminifères, de mollusques ou d’algues … » Hedberg 1976
Zone d’association (suite)Zone d’association (suite)
Une zone d’association est désignée par deux ou plusieurs de ses constituants marquants :– Zone à Orbitolites complanatus et Nummulites
variolatus (sédiments carbonatés où abondent également Milioles et Mollusques)
Désignation par un indice littéral– Zone Cn1 pour la première zone du
Cénomanien
Zones d’extensionZones d’extension
Il existe trois types de zones d’extension– Zone d’extension totale (T.R.Z.)– Zone d’extension intervallaire (I.Z.)– Zone d’extension concomitante
Zone d’extension totaleZone d’extension totale Autre écriture : T.R.Z. ou Total range zone Ensemble des couches représentant l’extension
totale de l’espèce indice Définie à la base par l’apparition de l’espèce
et au sommet par sa disparition. Ex.: Macrocephalites macrocephalus TRZ
Rotalipora cushmani TRZ
Globotruncanita calcarata TRZ Zone intimement liée au concept du taxon Avantage : zone très fiable
Zone d’extension intervallaireZone d’extension intervallaire
Zone d’intervalle, Interval zone (I.Z.)Définie
– À sa base par une apparition (FAD) ou disparition (LAD) d’une espèce
– Au sommet par une disparition ou apparition d’une autre espèce
Dénomination : pas de règle stricte. Choix en général d’un taxon facile à identifier
Zone intervallaire (suite)Zone intervallaire (suite)
Les Phyllozones ou « zones de lignage » = cas particulier de zone intervallaire
Caractérisée – à la base par l’apparition (FAD) d’une espèce– Au sommet par l’apparition d’une espèce - fille
En général il existe plusieurs zones successives (3 au moins)
Avantage : plus fiable qu’un I.Z. ordinaire
Zone d’extension concomitanteZone d’extension concomitante
Zone d’extension concomitante (ou concurrent rage zone) désigne l’intervalle de temps pendant laquelle coexistent deux ou plusieurs taxons
Définie - à la base par l’apparition d’un taxon• Au sommet par la disparition d’un
autre taxonIl s’agit en fait d’un cas particulier d’I.Z.
Zone d’abondance (acmé zone)Zone d’abondance (acmé zone)
Correspond à un intervalle de temps inférieur à la zone d’extension totale.
Dénomination liée au taxon abondantEx.:
– Zone à Didymograptus
Les découpages Les découpages
Deux zones successives ne présentent aucun hiatus.
La définition de la base d’une « biozone » doit donc absolument coïncider avec le sommet de la zone précédente et ainsi de suite.
ChronostratigraphieChronostratigraphie
C’est la catégorie stratigraphique la plus importante car la plus complète, la plus abstraite donc globale et universelle.
« Les unités chronostratigraphiques sont des unités de référence servant de base aux corrélations » RAT
Chaque unité chronostratigraphique qui représente un ensemble de couches équivaut au temps nécessaire à son dépôt.
Possibilité de découpage du temps géologique
Echelle chronostratigraphiqueEchelle chronostratigraphique
Objet : « Établissement d ’une hiérarchie complète et structurée de toutes les unités stratigraphiques » Pomerol et al.
Chaque unité chronostratigraphique représente un ensemble de couches
La durée correspondant au dépôt des-dites couches est une unité géochronologique.
Les UnitésLes Unités
Chronostratigraphie Eonothème Erathème Système Série Etage Chronozone
Géochronologie Eon : Protérozoïque Ere : Paléozoïque Période : Crétacé Epoque : Néogène Age : Cénomanien Chron (correspond en
général à la durée d’une biozone)
Unités dérivésUnités dérivés
Sous-étage : L ’Aptien est subdivisé en Bédoulien, Gargasien, Clansyesien
super étage : Néocomien regroupe le Berriasien, Valanginien, Hauterivien, Barremien
EtageEtage
C’est l’unité chronostratigraphique la plus employée et la plus ancienne
« Historiquement, deux étages successives sont séparés par des hiatus, lacunes de sédimentation, discordances … » et sont associées à des cycles sédimentaires.
D’où redéfinition suivant des règles strictes
Etage (suite)Etage (suite)
Définit un intervalle de temps bien limitée aussi bien à sa base qu’au sommet par des apparitions/disparitions d’espèces (cf. biozones)
Présence de plusieurs biozones Sa durée est matérialisée par une série
stratigraphique de référence (= stratotype ; cf. lithostratigraphie) avec un contenu paléontologique permettant une corrélation à grande distance, et dont les limites sont bien définies.
Derivatio nominisDerivatio nominis
Le nom d ’un étage est dérivé d ’un terme géographique (localité type ou région type) suivi du suffixe « -ien ».
Le terme géographique est le plus souvent issu du nom latin s ’il existe. Ex.: Cenomanien, de Cenomanum = ancien nom latin de la localité type = Le Mans
Il existe des exceptions, ex.: Tithonien
RèglesRègles
Coupe unique (dans une localité type = stratotype d’étage)
Coupe exposée en totale continuité Coupe choisie dans des faciès marins* (pour cause
de corrélations à grande distance) Définition au besoin de stratotypes de limites
– mêmes exigences (séquence de dépôts continus …)– Présences de plusieurs biozones
(* il existe encore des exceptions : Sparnacien défini en milieu lagunaire)
Différence avec la Différence avec la lithostratigraphielithostratigraphie
Si la dénomination d ’un étage est liée à une localité type (stratotype d ’étage), donc à une formation géologique (cf. lithostratigraphie), l ’étage désigne le TEMPS nécessaire au dépôt de cette formation et fournit donc un cadre chronologique utilisable partout dans le monde.
La Craie de Tours n ’a pas la même signification que le Turonien
Eonothème et EonEonothème et Eon
Eon = C ’est la plus grande unité géochronologique . Sa durée est de plusieurs centaine de millions d ’année.
Il est subdivisé en Eres
EresEres
L ’Eon Phanérozoïquqe est subdivisé en 3 ères :– Le Paléozoïque– Le Mésozoïque– Le Cénozoïque
Leurs limites sont marquées par de grands bouleversements biologiques (grandes extinctions), paléogéographiques (Orogenèse) ...
Systèmes et PériodesSystèmes et Périodes
Subdivision des Eresdurée moyenne entre 20Ma et 70MaSa limite inférieure est celle de l ’étage le
plus jeune et sa limite supérieure celle de l ’ étage le plus vieux
Regroupe des étages sur des références lithologiques (Carbonifère, Crétacé), paléontologiques (Nummulitique = Paléogène) ou autres
Séries et époquesSéries et époques
Subdivisions des périodes :Durée moyenne : environ 15Ma
– (sauf pour le Quaternaire)
Limites (même règle que pour la Période)Désignation : adjectif inf., moyen, sup.
(Crétacé inf., sup.) ou encore « -cène » (Eocène, Oligocène ….)
DISCONTINUITESDISCONTINUITESSTRATIGRAPHIQUESSTRATIGRAPHIQUES
Il existe presque toujours des discontinuités au sein d ’une série stratigraphique apparemment homogène
Les différentes catégoriesLes différentes catégories
Discontinuités sédimentaires– absence de dépôt pendant un temps relativement
court
Discontinuités stratigraphiques– absence de dépôt appréciable (absence d ’un ou
plusieurs biozones)
Discontinuités diastrophiques :– absence de dépôt + déformation tectonique
avant recouvrement par le dépôt suivant
NomenclatureNomenclatureDiscontinuité conforme (paraconformity) :
– bref arrêt de sédimentation sans déformation tectonique (les bancs restent // entre eux)
Disconformité (disconformity) : couches parallèles de part et d ’autre de la surface de discontinuité qui elle est érosive
Discordance angulaire (angular unconformity) : déformation + érosion = pendage différent entre couches supérieures et inférieures (de part et d ’autre de la surface)
Discontinuités (suite)Discontinuités (suite)
Discordance progressive (progressive unconformity ou cumulative wedging) : dans blocs basculés suivant des failles listriques.
Onlap : recouvrement transgressif (débordement)
Offlap : recouvrement en retrait, régressif
Discontinuité et DuréeDiscontinuité et DuréeAbsence de sédiment correspond également
à une duréejoint de stratification : durée très courtediastème : notion très voisine de la
précédente (mêmes conditions de sédimentation de part et d ’autre)
hiatus = courte duréelacune : durée plus longue, mise en
évidence par l ’absence de biozone (s).