Pour reconstituer l'histoire de la Terre, le stratigraphe s'appuie sur des lois générales vérifiées par l'expérience : les principes de la stratigraphie. Établis depuis plus d'un siècle, ils restent toujours valables et permettent d'établir une chronologie relative des terrains. Ce chapitre présente les six principes classiques et leurs limites d'application, un thème quasi systématique des examens.
1. Le principe de superposition
Énoncé par Nicolas Sténon au XVIIe siècle, ce principe affirme qu'une roche sédimentaire est plus récente que celle qu'elle recouvre. Dans un empilement non déformé, la couche la plus ancienne est donc à la base et la plus récente au sommet. Ce principe doit être appliqué avec prudence : il faut vérifier que la série n'a pas été renversée par un pli couché, et dans les alluvions, tenir compte des critères de polarité des dépôts — granoclassement (décroissance de la taille des grains vers le haut) ou position de vie des organismes — pour retrouver le sens original de la série.
2. Le principe d'horizontalité originelle
Ce principe repose sur le fait qu'un dépôt de sédiments au fond des mers et des océans se fait initialement en position horizontale, sous l'effet de la gravité. Une couche sédimentaire retrouvée inclinée ou plissée a donc nécessairement subi une déformation tectonique après son dépôt. Ce principe et celui de superposition se complètent : le premier donne l'orientation originelle, le second l'ordre chronologique.
3. Le principe de continuité latérale
Connu aussi comme principe de Walther, il énonce que dans une région non disloquée, un sédiment n'évolue pas latéralement de façon brutale : il reste caractérisé par son faciès sur toute son étendue, bien qu'une évolution progressive reste possible. Une couche sédimentaire, limitée par un mur et un toit et définie par un faciès donné, est donc considérée comme isochrone (de même âge en tout point). Ce principe permet des corrélations à grande distance, mais il faut se méfier des variations latérales de faciès qui peuvent faire croire, à tort, à des couches différentes.
4. Le principe d'identité paléontologique
Ce principe s'énonce ainsi : deux couches, ou deux séries de couches, qui renferment les mêmes fossiles sont de même âge géologique. Il permet des corrélations entre régions parfois très éloignées, de part et d'autre d'un océan par exemple, à condition d'utiliser des fossiles caractéristiques d'une durée courte et d'une large répartition géographique. Attention : certains fossiles sont endémiques et n'existent que dans certains milieux, ce qui limite leur usage pour la corrélation.
5. Le principe d'actualisme
Selon ce principe, les structures géologiques passées ont été formées par des phénomènes sédimentaires, tectoniques ou magmatiques identiques à ceux que l'on observe aujourd'hui : « le présent est la clé du passé ». Pour reconstituer l'environnement d'un faciès ancien, il suffit donc d'observer un faciès actuel qui lui ressemble. Ce principe doit toutefois être utilisé avec prudence, car les conditions de surface de la Terre (atmosphère, biosphère, climat) ont considérablement varié au cours des temps géologiques : il n'existe pas d'uniformitarisme parfait entre paysages anciens et paysages actuels.
6. Les principes de recoupement et d'inclusion
Le principe de recoupement énonce qu'un corps rocheux qui en recoupe un autre est nécessairement plus jeune que celui qu'il recoupe : les couches sédimentaires sont plus anciennes que les failles ou les intrusions magmatiques qui les traversent — les événements les plus jeunes affectent toujours les éléments les plus vieux. Le principe d'inclusion précise que des blocs de roche inclus dans une couche (galets, enclaves) sont plus anciens que la couche qui les contient, puisqu'ils devaient déjà exister pour être incorporés au dépôt.
L'application de ces principes se heurte parfois à des difficultés de terrain : une stratification irrégulière (discordance) ou des accidents tectoniques non détectés en surface peuvent fausser l'interprétation. On distingue la discordance d'érosion, qui traduit une simple lacune de dépôt sans déformation, de la discordance angulaire, qui résulte d'un plissement suivi d'une érosion avant le dépôt des couches supérieures.
Surface qui sépare deux ensembles de couches d'âges différents et traduit une interruption de la sédimentation, avec ou sans déformation intermédiaire des couches sous-jacentes.
Classement des terrains les uns par rapport aux autres (plus ancien, plus récent) sans attribution d'âge chiffré, établi essentiellement à partir des principes de superposition et de recoupement.
| Principe | Énoncé résumé | Limite d'application |
|---|---|---|
| Superposition | Couche du haut plus récente | Plis renversés, alluvions |
| Horizontalité originelle | Dépôt initial horizontal | Pentes locales fortes |
| Continuité latérale | Couche isochrone sur son étendue | Variations latérales de faciès |
| Identité paléontologique | Mêmes fossiles = même âge | Fossiles endémiques |
| Actualisme | Processus actuels = processus passés | Conditions anciennes différentes |
| Recoupement / inclusion | Ce qui recoupe ou inclut est plus jeune | Failles non vues sur le terrain |
Les six principes à connaître par cœur
- Superposition (Sténon) : couche la plus ancienne à la base, sauf renversement tectonique.
- Horizontalité originelle : une couche inclinée a subi une déformation après son dépôt.
- Continuité latérale (principe de Walther) : une couche de faciès donné est isochrone sur son étendue.
- Identité paléontologique : mêmes fossiles → même âge, sauf fossiles endémiques.
- Actualisme : les processus actuels expliquent le passé, mais sans uniformitarisme parfait.
- Recoupement et inclusion : ce qui recoupe ou inclut est toujours plus jeune que ce qui est recoupé ou inclus.
Un exercice classique donne un log stratigraphique avec faille, discordance et intrusion à interpréter : il faut retrouver l'ordre chronologique des événements en appliquant successivement superposition puis recoupement. Piège fréquent : oublier de vérifier le renversement des couches avant d'appliquer la superposition, ou confondre discordance d'érosion et discordance angulaire.