1. Pourquoi construire une échelle ?

À la fin du XVIIIᵉ siècle, on sait, grâce à Sténon (1669) et Hutton (1788), que les roches sédimentaires se sont déposées dans un certain ordre, sur de très longues durées. Mais on n’a pas encore d’échelle de référence permettant de comparer entre eux des affleurements éloignés et d’attribuer des âges relatifs à toutes les formations du monde.

L’enjeu du XIXᵉ siècle a été de construire cette échelle — c’est-à-dire un véritable calendrier géologique couvrant l’ensemble de l’histoire de la Terre.

2. Les pionniers de la stratigraphie

2.1 William Smith et la première carte géologique (1815)

William Smith (1769-1839) est un ingénieur britannique qui travaille à la construction de canaux à travers l’Angleterre. En suivant le tracé des canaux, il observe que les couches sédimentaires se retrouvent dans le même ordre sur des centaines de kilomètres, et qu’elles peuvent être identifiées par leurs fossiles caractéristiques.

En 1815, il publie la première carte géologique de l’Angleterre, du Pays de Galles et d’une partie de l’Écosse — un document magistral qui distingue à la fois les types de roches et leur âge relatif. C’est l’acte de naissance de la stratigraphie moderne. Smith est surnommé « Strata Smith ».

2.2 Cuvier et Brongniart : le Bassin parisien (1811)

Au même moment, à Paris, Georges Cuvier (paléontologue) et Alexandre Brongniart (minéralogiste) publient une étude détaillée des terrains du Bassin parisien. Ils montrent que les couches successives contiennent des associations de fossiles distinctes — preuve qu’elles correspondent à des époques différentes.

Cuvier en tire l’idée de catastrophes répétées qui auraient marqué l’histoire de la Terre, séparant les ères. Cette interprétation (le catastrophisme) sera tempérée par Lyell, mais l’observation des associations fauniques successives reste valide.

2.3 Charles Lyell et l’uniformitarisme (1830-1833)

Charles Lyell publie en trois volumes ses Principles of Geology (1830-1833), où il développe le principe d’actualisme (cours leçon 1.4) et l’uniformitarisme : les phénomènes géologiques ont fonctionné dans le passé comme ils fonctionnent aujourd’hui, sur des durées immenses. Pas besoin de catastrophes — le temps long suffit.

Lyell propose aussi les premières divisions de l’ère Tertiaire (Éocène, Miocène, Pliocène) en se basant sur la proportion de fossiles d’espèces encore actuelles dans chaque couche. Une couche contenant 90 % d’espèces encore vivantes est plus jeune qu’une couche n’en contenant que 5 %.

2.4 Alcide d’Orbigny et les étages (1840-1850)

Alcide d’Orbigny (1802-1857), paléontologue français, propose la division du Jurassique et du Crétacé en étages, chacun défini par une association d’ammonites caractéristiques. C’est lui qui crée des noms d’étages encore en usage aujourd’hui : Bajocien, Bathonien, Oxfordien, Cénomanien, Maastrichtien…

D’Orbigny s’appuie sur des stratotypes : des affleurements de référence qu’on prend comme étalon pour définir l’étage.

3. La notion de stratotype

Un peu comme le mètre étalon en métrologie : il existe un objet de référence, et toutes les mesures s’y comparent. En géologie, c’est un affleurement précis, géographiquement localisé.

Les premiers stratotypes ont été choisis au XIXᵉ siècle, souvent sur les terres natales des géologues. C’est pour cela que la majorité des noms d’étages renvoient à des lieux européens (Bajocien = Bayeux, Cénomanien = Le Mans, Stampien = Étampes, Burdigalien = Bordeaux, Yprésien = Ypres en Belgique…).

4. La hiérarchie chronostratigraphique

L’échelle s’organise en quatre niveaux hiérarchiques emboîtés, du plus large au plus fin :

L’étage est la véritable unité de base du calendrier géologique. Tous les niveaux supérieurs (période, ère, éon) résultent du regroupement d’étages successifs partageant des caractéristiques paléontologiques communes.

5. Une échelle d’abord relative, puis chiffrée

Point essentiel : l’échelle a été construite bien avant qu’on sache combien de temps duraient les intervalles. Au XIXᵉ siècle, les géologues savaient ordonner Bajocien avant Bathonien avant Callovien, sans pouvoir dire combien d’années séparaient ces étages.

6. Les GSSP : la modernisation des stratotypes

Depuis les années 1970, la Commission internationale de stratigraphie (ICS) sélectionne des stratotypes globaux pour chaque limite d’étage : ce sont les GSSP (Global Boundary Stratotype Section and Point), ou « clous d’or » (golden spikes). Un clou physique est planté sur l’affleurement choisi pour marquer la limite stratigraphique exacte de référence mondiale.

Cette modernisation vise à harmoniser les définitions au niveau international, en remplaçant progressivement les stratotypes historiques choisis dans des contextes nationaux.