| CHAPITRE XIII ÉTAPES DE L'HISTOIRE DE LA TERRE MENANT AUX ÈRES CONNUES | Página de portada | CHAPITRE XV L'ÈRE PROTÉROZOTIQUE |
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Les esquisses des premiers stades de l’histoire de la Terre présentées dans le dernier chapitre ne sont que des inférences, mais elles constituent une introduction utile à l’étude de la partie de l’histoire terrestre consignée dans les roches. Les figures 337 à 339 représentent des coupes radiales schématiques illustrant les différentes conceptions de la constitution de l’intérieur de la Terre. Le résumé suivant devrait clarifier les figures :
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Selon la conception de l’histoire de la Terre fondée sur l’hypothèse laplacienne ou gazo-fondue, il devrait y avoir des roches ignées ou méta-ignées présédimentaires en tous points sous les roches sédimentaires dominantes de la surface (Fig. 342). Le plan de démarcation entre ces deux types de roches devrait, en règle générale, être distinct.
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Selon la modification proposée de l’hypothèse gazo-fondue (p. 430), la distinction ci-dessus serait erronée ; car entre la croûte originelle et les roches sédimentaires situées au-dessus, il devrait exister une zone composée d’un mélange de roches ignées et sédimentaires, ou de leurs équivalents métamorphiques (Fig. 338). Cette zone intermédiaire pourrait ne pas être nettement différenciée de la croûte originelle située en dessous ou du groupe sédimentaire situé au-dessus.
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Selon la théorie des planétésimaux, (1) le noyau terrestre (Fig. 339) est constitué de matière nébulaire ou planétésimale. Après agrégation, la matière planétésimale a probablement été recristallisée sous l’effet de la chaleur et de la pression qu’impliquait cette agrégation, la roche résultante étant essentiellement de nature ignée. À l’extérieur du noyau central, il devrait exister (2) une zone épaisse constituée en grande partie de matière planétésimale, mais aussi en partie de roches ignées éruptives et en partie de roches sédimentaires. La matière planétésimale est supposée prédominer dans la partie inférieure et principale de cette zone. Les roches ignées, éruptives et irruptives, y seraient réparties de manière quelque peu irrégulière, tandis que les roches sédimentaires y gagnent en importance, mais restent un constituant secondaire. Cette zone témoigne de la croissance de la Terre depuis le début des processus volcaniques et atmosphériques jusqu’à la fin de la période de croissance notable par accrétion. Le noyau central et cette zone épaisse qui l’entoure représentent l’Éon Formatif (p. 435). (3) La zone suivante, relativement mince, est supposée être constituée en grande partie de roches ignées extrusives, avec des quantités mineures de sédiments et de matières venues de l’espace. Cette zone représente l’Éon Extrusif (p. 435). (4) À l’extérieur se trouve la zone superficielle dans laquelle les roches sédimentaires prédominent, bien qu’associées à une quantité non négligeable de roches d’origine ignée. Les deux premières zones extérieures au noyau sont supposées universelles, tandis que la plus externe ne couvre pas complètement le globe.
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Fig. 338. — Secteur schématique de la Terre illustrant sa composition selon la forme modifiée de l'hypothèse laplacienne. Comme dans la figure précédente, le grand corps terrestre est constitué de roches ignées originelles. En dehors de cette masse ignée originelle, il existe, selon cette hypothèse, une zone de matériaux extrusifs, avec peut-être quelques roches sédimentaires entremêlées. Celle-ci est représentée par la zone 2 sur le schéma. Le matériau de cette zone est représenté comme remontant à la surface en deux points (At). À l'extérieur de cette zone se trouve une troisième zone, principalement constituée de roches sédimentaires, mais aussi, dans une moindre mesure, de roches extrusives. Selon une interprétation, le matériau de la seconde zone pourrait constituer la roche archéenne.
Fig. 339. — Schéma représentant la structure de la Terre selon l'hypothèse planétésimale. Le matériau des zones 1 et 2 est indiqué sur le schéma. La zone 3 de cette figure correspond à la zone 2 de la figure 338, et la zone 4 de cette figure à la zone 3 de la figure 338.
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Conjectures concernant les plus anciennes roches accessibles. Ces sections théoriques étant à l’esprit, il convient de s’interroger sur la nature des plus anciennes formations rocheuses accessibles, selon les différentes hypothèses présentées dans les schémas. Les excavations les plus profondes jamais réalisées dans le sol ne dépassent guère un mile de profondeur, et si, en raison de la déformation et de l’érosion, des roches autrefois situées à des profondeurs plus importantes ont été exposées, l’épaisseur maximale des roches observables n’est que de quelques miles. La connaissance précise des formations et structures rocheuses se limite donc à une telle épaisseur.
(1). Selon l’hypothèse gazo-fondue dans sa forme simple, nous pourrions espérer atteindre la croûte originelle ; car il n’est pas rationnel de supposer que la croûte originelle, principale source d’où proviennent les roches sédimentaires, soit partout recouverte si profondément par les matériaux qui en dérivent qu’elle soit inaccessible. (2). Selon la forme modifiée de la théorie gazo-fondue, la roche accessible la plus ancienne devrait être la zone de roches extrusives et sédimentaires mélangées entre la croûte originelle et les formations principalement sédimentaires situées au-dessus. (3). Selon l’hypothèse planétésimale, les roches les plus anciennes auxquelles nous pourrions espérer accéder seraient celles qui se rapportent à l’Éon extrusif (p. 435), au cours duquel des roches plus ou moins sédimentaires se sont mêlées aux roches volcaniques. À [ p. 439 ] cette hypothèse, comme pour la précédente, aucune ligne de démarcation nette ne serait attendue entre les roches principalement sédimentaires au-dessus et les roches principalement non sédimentaires en dessous.
Les plus anciennes roches connues. Les formations rocheuses aujourd’hui les plus largement exposées à la surface sont sédimentaires et se sont formées durant le grand éon graduel (p. 435). Cependant, en de nombreux endroits, on trouve diverses formations à prédominance extrusive (ignées ou méta-ignées), soit sous les roches sédimentaires dominantes, soit en saillie à travers elles, dans des relations qui témoignent de leur ancienneté. Dans de nombreux cas, ces roches plus basses et plus anciennes ont été complètement métamorphisées, et se trouvent essentiellement dans leur état actuel, avant le dépôt des couches sus-jacentes. Ces formations à dominante ignée et méta-ignée, antérieures aux plus anciennes séries connues de roches à dominante sédimentaire, sont les plus anciennes formations connues, et l’époque à laquelle elles se sont formées est la première dont il existe une trace certaine dans les formations terrestres accessibles.
Ce groupe de roches le plus ancien et le plus bas est très complexe, englobant des coulées de lave, des tufs volcaniques, des intrusions ignées de divers types et des roches sédimentaires, toutes plus ou moins métamorphisées et déformées. Aucun fossile distinct n’y a été découvert, mais la présence locale (1) d’ardoises carbonées similaires à des ardoises plus récentes, dont le carbone provenait de sources organiques, et (2) de formations occasionnelles de calcaire et de chert, généralement produits par des organismes, suggère l’existence de la vie et justifie le classement de l’ère de formation de ces roches dans le groupe zoïque (p. 435). L’ère archéozoïque correspond à la période durant laquelle, ou à la fin de celle-ci, ce plus ancien système de roches accessibles s’est formé.
Selon l’hypothèse planétésimale, les plus anciennes roches connues peuvent être attribuées avec certitude à l’ère archéozoïque. En effet, selon cette hypothèse, les roches d’origine organique et les roches contenant des produits organiques étaient non seulement mêlées à toutes les séries géologiques accessibles, mais aussi à une série géologique plus profonde, la vie étant supposée être apparue bien avant que la Terre n’atteigne sa taille actuelle. Les plus anciennes formations connues pourraient également être archéozoïques selon la phase modifiée de l’hypothèse de la terre en fusion présentée (p. 430) ; [ p. 440 ], mais selon la forme plus simple de l’hypothèse d’une terre en fusion, la croûte originelle ne peut être qualifiée d’archéozoïque, car elle est antérieure à la vie. Le terme archéen (système archéen, complexe archéen) est souvent appliqué aux formations ici attribuées à l’ère archéozoïque. Ce terme s’applique au plus ancien groupe de roches accessibles, quelle que soit leur origine, et qu’elles soient contemporaines de la vie ou antérieures à celle-ci.
Délimitations. La limite inférieure du système archéen est supposée inaccessible. Sa limite supérieure a été fixée différemment par différents auteurs. Le terme « Archéen » (très ancien) a été introduit à l’origine pour remplacer les termes plus anciens « Azoïque » (sans vie) et « Éozoïque » (vie de l’aube), dont les significations étymologiques les rendaient inadaptés aux roches auxquelles ils étaient appliqués. Tel que défini initialement, l’Archéen comprenait toutes les roches inférieures au Cambrien (p. 476) ; mais des études progressives ont montré qu’il existe plusieurs grands systèmes de roches sédimentaires ou métasédimentaires (avec beaucoup de roches ignées), discordants entre eux, entre le système cambrien supérieur et le système archéozoïque inférieur. Les systèmes de roches précambriennes à dominante sédimentaire doivent être séparés du complexe à dominante ignée ou métasédimentaire inférieur, et le terme « Archéen » est désormais généralement restreint à ce dernier. La limite supérieure de l’Archéen constitue donc la base du plus ancien système à dominante sédimentaire.
Caractéristiques générales de l’Archéen[^1]
Comme on le comprend maintenant, l’Archéen est composé de deux grandes classes de formations : à savoir (1) une grande série de schistes et (2) une grande série de granitoïdes.
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(1) La série schisteuse est principalement constituée de produits métamorphisés de coulées de lave et de tufs volcaniques. Leur composition est très variable ; les types dominants sont les schistes à hornblende, les schistes à roches vertes, les micaschistes, etc. Associés aux laves superficielles métamorphisées et aux formations pyroclastiques, on trouve des roches ignées massives et, occasionnellement, des couches de conglomérat métamorphisé, de grès, de schiste et de calcaire, ainsi que des couches de minerai de fer, autant de caractéristiques qui suggèrent une activité hydrique contemporaine. À quelques endroits, comme à Vermilion, au Minnesota, le minerai de fer est exploitable en quantités suffisantes.
(2) Parmi les caractéristiques les plus remarquables des roches archéennes, dans leur état d’érosion actuel, figurent les grandes masses de granite et de gneiss qui surgissent des schistes. Jusqu’à récemment, ces granites et gneiss étaient généralement considérés comme les plus anciennes roches connues et qualifiés de « primitifs » ou de « fondamentaux » ; mais on sait maintenant que nombre d’entre eux, au moins, sont des intrusions dans la série des schistes, et donc plus récents que ces derniers. Les gneiss sont considérés comme des granites métamorphisés.
Lors de la formation des coulées de surface et des intrusions, les laves ascendantes ont dû occuper de nombreuses fissures ou conduits reliés à l’intérieur, d’où la formation de nombreux digues et autres intrusions traversant les parties les plus anciennes de l’Archéen. Il convient également de garder à l’esprit que toutes les intrusions et extrusions de lave plus récentes ont dû traverser l’Archéen, y laissant des digues et autres corps de roche ignée. Ces intrusions plus récentes ne font bien sûr pas partie intégrante du système archéen, mais elles ne sont pas toujours séparables, et leur présence ajoute à la complexité de l’Archéen dans son ensemble.
Diastrophisme et métamorphisme. L’explication la plus satisfaisante de la structure feuilletée prédominante de l’Archéen (Fig. 340) semble être celle qui la rapporte aux mouvements de la partie externe de la terre, à l’Archéozoïque et plus tard. Les intrusions de roches ignées ont probablement contribué à métamorphiser les roches en fournissant de la chaleur et en développant une pression dans la zone où elles ont été introduites. De plus, le transfert d’une telle quantité de matière d’en bas a développé une pression latérale en provoquant le tassement des parties externes pour prendre la place de la lave transférée vers le haut. [ p. 442 ] Il en résulterait une poussée latérale dans les parties externes de la terre, et cette poussée serait soulagée par la flexion et le froissement des roches, et par le cisaillement.
Que les roches aient subi un métamorphisme extraordinaire dans ces conditions est naturel. Il a été démontré que des roches ignées massives, par concassage et cisaillement, se sont transformées en roches à structure foliée ou schisteuse, et c’est dans les roches de cette époque en particulier que l’on observe ce type de métamorphisme. On pense aujourd’hui que la majeure partie des gneiss existants, ainsi qu’une part considérable des schistes existants, ont acquis leur structure foliée de cette manière ; mais il faut comprendre que certains schistes et peut-être certains gneiss sont issus de formations clastiques par d’autres processus de transformation. Il ne faut pas en conclure que le métamorphisme des roches archéennes s’est achevé durant l’ère archéenne. Tous les processus métamorphiques ultérieurs les ont affectées.
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Il serait en effet difficile d’obtenir une idée exagérée de la complexité de la roche qui a valu à ce système le nom de « Complexe archéen », « Complexe du socle », « Complexe fondamental », etc. Les roches d’une époque antérieure sont si généralement et si notablement déformées, ou si généralement et si fortement métamorphiques. En raison de ces complications, l’interprétation de ces roches est difficile, et les conceptions actuelles de leur classification et de leurs corrélations doivent être modifiées à mesure que les connaissances progressent.
¶ Distribution et développement local
Répartition générale. L’Archéen est le seul système rocheux accessible qui, théoriquement, enveloppe complètement le globe. Aucun système ultérieur ne le fait, car partout où l’Archéen fait surface, les formations ultérieures sont absentes.
Lorsqu’on parle de la distribution d’une formation, on entend généralement sa distribution en surface, et lorsqu’on parle de sa distribution en surface, on néglige généralement la roche du manteau (dérive glaciaire, etc.) qui la recouvre et la masque, à moins qu’elle ne soit si épaisse qu’elle rende la formation sous-jacente indéterminable. Par conséquent, lorsque l’on donne la distribution en surface d’une formation, il ne faut pas comprendre que la formation est littéralement en surface partout dans la zone spécifiée, mais plutôt qu’elle est exposée çà et là dans cette zone, et qu’entre les points d’exposition, elle constitue la formation la plus superficielle sous la roche du manteau. En ce sens, on estime que les roches archéennes apparaissent en surface sur environ un cinquième de la superficie du continent ; mais comme de vastes zones de certains continents n’ont été que reconnues géologiquement, ce chiffre n’est qu’une estimation approximative.
En Amérique du Nord[1], de loin, la plus grande zone de roche archéenne [ p. 444 ] se trouve au Canada (Fig. 341), mais il convient de noter que des formations du Protérozoïque et des ères ultérieures occupent de nombreuses petites étendues dans la zone représentée sur la carte, bien que l’Archéen les sous-tende à une faible profondeur. À peu près parallèle à la grande région canadienne, au sud-est, se trouve une série interrompue de zones archéennes probables, s’étendant de Terre-Neuve à l’Alabama. De même, au sud-ouest, il existe une ceinture de zones détachées s’étendant du Mexique à l’Alaska. Dans peu d’endroits de ces ceintures, les roches anciennes ont été étudiées en détail. De plus petites zones de roche archéenne apparaissent dans le Michigan et le Wisconsin, dans le Minnesota et dans la région des Adirondacks de l’État de New York. Dans certaines de ces régions, les roches archéozoïques n’ont pas été soigneusement séparées du Protérozoïque.
Les travaux détaillés n’ont couvert qu’une petite partie de cette vaste étendue de roche archéenne. Les environs du lac Supérieur au Canada, le Michigan, le Wisconsin et le Minnesota, la région au nord du lac Huron et la région d’Ottawa en Ontario sont les régions où le système est le mieux connu.
Résumé. En résumé, on peut dire que le système archéen est constitué, par endroits, de roches principalement massives (intrusions ignées) ; par d’autres, de roches principalement gneissiques (principalement méta-ignées) ; et par d’autres encore, de roches (en grande partie méta-ignées et, dans une moindre mesure, méta-sédimentaires) où prédomine une structure schisteuse. De plus, les roches de chacun de ces types structuraux présentent une large gamme de compositions, allant de l’acide à la basique. Les roches de toutes ces classes sont souvent intimement associées, et l’une d’elles peut prédominer sur les autres. À certains endroits, les roches des différents types structuraux se fondent les unes dans les autres si complètement qu’elles ne laissent aucune ligne de séparation, tandis qu’à d’autres, leur définition est nette. Ainsi, les roches massives apparaissent parfois en dykes distincts dans les gneiss et les schistes, tandis que les schistes sont fréquemment en nappes en forme de dykes dans les roches plus massives. De plus, les relations entre ces différentes sortes de roches ont été considérablement compliquées par la distorsion à laquelle elles ont été soumises. La structure et les relations des différentes sortes de roches du système indiquent que c’est (1) par des intrusions successives, grandes et petites, de roches de composition chimique différente dans (2) des roches encore plus anciennes, à l’origine (a) principalement ignées extrusives et de composition chimique variable, mais (6) sédimentaires subordonnées ; et (3) par des mouvements dynamiques successifs entraînant divers degrés de métamorphisme et de déformation des différentes parties, que la structure et la composition complexes du complexe archéen ont été atteintes.
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Bien que les variations des roches du système archéen soient importantes, il existe néanmoins une certaine homogénéité dans l’hétérogénéité de l’ensemble. Aucune partie importante du système ne diffère sensiblement d’une autre partie importante, et aucune relation précise et ordonnée entre les différentes parties n’a été établie sur une superficie considérable. Il ne semble y avoir aucune succession de couches décelable, ni aucune séquence stratigraphique définie, comme on peut le constater dans les grandes séries de roches métasédimentaires, aussi plissées et métamorphisées soient-elles.
L’Archéen dans d’autres pays. Les caractéristiques générales et les relations de l’Archéen en Amérique du Nord semblent se reproduire sur d’autres continents. Des systèmes rocheux correspondants, composés principalement de roches métaignées, mais aussi, dans une moindre mesure, de roches métasédimentaires qui leur sont inextricablement liées, sont connus sur tous les continents. Les caractéristiques générales et les relations de l’Archéen, tel qu’il s’est développé en Amérique du Nord, semblent donc être essentiellement mondiales.
Influence de l’Archéen sur la théorie de l’origine de la Terre. Compte tenu des faits essentiels concernant la constitution et la structure du système, il convient de se demander à quelle hypothèse de l’origine de la Terre ils s’accordent le mieux. La constitution du système montre clairement qu’il ne représente ni la croûte terrestre originelle ni son prolongement vers le bas. On ne peut cependant affirmer qu’aucune partie de ce qui est aujourd’hui classé comme Archéen ne se rapporte à la croûte terrestre originelle ; autrement dit, on ne peut affirmer qu’aucune partie des roches ignées ou méta-ignées de l’Archéen ne se rapporte à une période azoïque ou prézoïque, aussi convaincantes que puissent paraître les preuves contre une telle référence. En revanche, tous les faits actuellement connus concernant l’Archéen s’accordent avec l’hypothèse planétésimale, ou avec la forme modifiée de l’hypothèse gazo-fondue. On ne peut cependant pas dire qu’ils établissent ni n’excluent d’autres hypothèses sur l’origine de la Terre.
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La question de l’origine de l’Archéen doit donc encore être considérée comme ouverte.
Points de vue antérieurs concernant l’Archéen. Pour expliquer le système archéen, de nombreuses hypothèses ont été avancées, la plupart partant de l’hypothèse laplacienne. L’une d’elles est que les roches archéennes sont entièrement constituées de sédiments métamorphisés ; une deuxième, qu’il s’agit de roches ignées issues de la fusion de sédiments ; et une troisième, qu’il s’agit de roches ignées intrusives sous les plus anciennes roches sédimentaires connues après leur dépôt. Ces hypothèses présentent un intérêt historique, mais comme elles ne sont généralement pas retenues par les géologues, leur examen sera omis.[2]
Vie à l’époque archéozoïque. La présence de matériaux carbonés, de minerais de fer stratifiés autrefois carbonates, de cherts et de calcaires suggère la présence de vie à l’époque de la formation des roches archéennes. Aucun fossile n’ayant été découvert, on ne connaît rien de précis sur les caractéristiques de la vie, et on en sait peu, si ce n’est par déduction, sur son abondance.
Durée de l’ère archéozoïque. On ne peut rien dire de la durée de l’ère archéozoïque, si ce n’est l’affirmation générale qu’elle fut très longue, conclusion indépendante de toute conception particulière de l’origine de la Terre. Si l’hypothèse planétésimale est la bonne, il n’existe pas de limite inférieure facilement assignable au système archéozoïque, et la durée de l’ère archéozoïque pourrait dépasser celle de toutes les époques ultérieures.
Climat. Du climat de l’époque on ne sait rien, si ce n’est qu’il semble avoir été tel qu’il permettait l’existence de la vie et les phases ordinaires de sédimentation.
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¶ Remarques
[^1] : Bull. 86, US Geol. Surv., pp. 478-484, et 16th Ann. Rept., US Geol. Surv., Pt. II, pp. 747-756. L’interprétation de l’Archéen telle qu’exposée dans ces publications nécessite quelques modifications à la lumière des découvertes récentes. Le caractère sédimentaire de certaines parties du système est exposé dans les ouvrages suivants : Mono. XLV, US Geol. Surv., pp. 129, 172-212 ; 21st Ann. Rept., US Geol. Surv., pp. 317 et 402-404 ; Mono. XXVIII, US Geol. s.nv… pp. 186-188 ; Am. Geol., Vol. XXVIII, 1901, pp. 14-19 ; Jour. Geol., Vol. Français X, p. 71 : Rent. du Bureau des Mines de l’Ontario, 1902, pp. 155-162 ; Geol. Surv. du Canada, vol. III, Pt. I, F, 1887-99 ; Am. Jour. Sci., vol. 50 (1895), pp. 58-69. Trans. Roy. Soc. Canada, 1899 et 1901. Dans les références aux localités canadiennes, certaines des roches classées comme archéennes (É.-U.) sont décrites sous le nom de Huronien inférieur.
La littérature sur l’Archéen (ainsi que l’Algonquien [Protérozoïque]) d’Amérique du Nord a été résumée par Van Hise dans Bull. 86, US Geol. Surv., en 1892. Cette publication donne une bibliographie complète à cette date. Un résumé ultérieur (1896) et plus bref des mêmes sujets par le même auteur a été publié, Pt. II, 16th Ann. Rept., US Geol. Surv., pp. 744-843. La littérature précambrienne depuis 1892 a été résumée de temps à autre par le même auteur, et par Leith, dans le Jour, de Geol., comme suit: Vol. I, pp. 304 et 532; II, pp. 109 et 444; III, pp. 227 et 709; IV, pp. 362 et 744; VI, pp. 527, 739 et 840; VII, pp. 190, 406, 702 et 790; VIII, p. 512; IX, pp. 79 et 441; et XII, pp. 63 et 161. ↩︎
Voir l’ouvrage Earth History, Vol. II des auteurs. ↩︎