Guide stratigraphique

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Chapitre 9. Unités chronostratigraphiques

A. Nature des Unités chronostratigraphiques

Les unités chronostratigraphiques sont des corps de roches, stratifiés ou non, qui se sont formés pendant un intervalle de temps géologique spécifié.

Les unités de temps géologique au cours desquelles les unités chronostratigraphiques se sont formées sont appeléesunités géochronologiques.

La relation des unités chronostratigraphiques avec d’autres types d’unités stratigraphiques est discutée au chapitre 10.

B. Définitions

1. Chronostratigraphie
L’élément de stratigraphie qui traite des relations temporelles relatives et des âges des corps rocheux.

2. Classification chronostratigraphique
Organisation des roches en unités sur la base de leur âge ou de leur époque d’origine.

Le but de la classification chronostratigraphique est d’organiser systématiquement les roches formant la croûte terrestre en unités nommées (unités chronostratigraphiques) correspondant à des intervalles de temps géologique (unités géochronologiques) pour servir de base à la corrélation temporelle et de système de référence pour l’enregistrement des événements de l’histoire géologique.

3. Unité chronostratigraphique
Un corps de roches qui comprend toutes les roches formées au cours d’un intervalle de temps géologique spécifique, et uniquement les roches formées au cours de cette période. Les unités chronostratigraphiques sont délimitées par des horizons synchrones.

Le rang et la magnitude relative des unités dans la hiérarchie chronostratigraphique sont fonction de la longueur de l’intervalle de temps que leurs roches sous-tendent, plutôt que de leur épaisseur physique.

4. Horizon chronostratigraphique (Chronohorizon)
Surface ou interface stratigraphique synchrone, partout du même âge.

C. Types d’unités chronostratigraphiques

1. Hiérarchie des termes chronostratigraphiques et géochronologiques formels
Le Guide recommande les termes chronostratigraphiques formels et les équivalents géochronologiques suivants pour exprimer des unités de rang ou de portée temporelle différents (tableau 3).

La position au sein d’une unité chronostratigraphique est exprimée par des adjectifs indicatifs de position tels que: basal, inférieur, moyen, supérieur, etc.; la position au sein d’une unité géochronologique est exprimée par des adjectifs temporels tels que : précoce, moyen, tardif, etc.

2.Stade (et âge)
L’étape a été appelée l’unité de travail de base de la chronostratigraphie car sa portée et son rang conviennent aux besoins et aux objectifs pratiques de la classification chronostratigraphique intrarégionale.

a. Définition
L’étage comprend toutes les roches formées au cours d’un âge. Une étape est normalement l’unité de classement la plus basse de la hiérarchie chronostratigraphique qui peut être reconnue à l’échelle mondiale.

C’est une subdivision d’une série.

d. Limites et stratotypes
Un étage est défini par ses stratotypes limites, sections qui contiennent un point désigné dans une séquence stratigraphique de dépôt essentiellement continu, de préférence marin, choisi pour son potentiel de corrélation.

La sélection des limites des étapes de l’Échelle chronostratigraphique globale Standard mérite une attention particulière car ces limites servent à définir non seulement les étapes, mais également les unités chronostratigraphiques de rang supérieur, telles que les séries et les systèmes.

c. Durée
Les stratotypes des limites inférieure et supérieure d’un étage représentent des moments spécifiques du temps géologique, et l’intervalle de temps entre eux est la durée du stade. Les stades actuellement reconnus varient dans le temps, mais la plupart se situent entre 2 et 10 millions d’années.L’épaisseur des strates dans un étage et sa durée dans le temps sont des variables indépendantes de grandeurs très variables.

d. Nom
Le nom d’un stade doit être dérivé d’une caractéristique géographique située à proximité de son stratotype ou de sa zone de type.

En anglais, la forme adjectivale du terme géographique est utilisée avec une fin en “ian” ou “an”. L’âge prend le même nom que l’étape correspondante.

3. Sous-étage et Super-étage
Un sous-étage est une subdivision d’un étage dont le terme géochronologique équivalent est sous-étage.

Les étages adjacents peuvent être regroupés en un super-étage. Les noms des sous-étages et des super-étages suivent les mêmes règles que ceux des étages.

4. Série (et époque)

a. Définition
La série est une unité chronostratigraphique se classant au-dessus d’un étage et en dessous d’un système. L’équivalent géochronologique d’une série est une époque.

Les termes supersérie et sous-série n’ont été utilisés que rarement.

b. Les séries de limites et de stratotypes limites
sont définies par des stratotypes limites (voir la section 9.H).

c. Durée
Voir section 9.D.

La durée des séries actuellement acceptées varie de 13 à 35 millions d’années.

d. Nom
Un nouveau nom de série doit être dérivé d’une caractéristique géographique située à proximité de son stratotype ou de sa zone de type. Les noms de la plupart des séries actuellement reconnues, cependant, sont dérivés de leur position dans un système: inférieur, moyen, supérieur.

Les noms d’origine géographique doivent de préférence porter la terminaison ” ian” ou ” an”.

L’époque correspondant à une série prend le même nom que la série, sauf que les termes “inférieur” et “supérieur” appliqués à une série sont remplacés par “précoce” et “tardif” lorsqu’on se réfère à une époque.

e. Utilisation abusive de la “série”
L’utilisation du terme “série” pour une unité lithostratigraphique plus ou moins équivalente à un groupe devrait être abandonnée.

5. Système (et période)

a. Définition
Un système est une unité de rang majeur dans la hiérarchie chronostratigraphique conventionnelle, au-dessus d’une série et en dessous d’une époque. L’équivalent géochronologique d’un système est une période.Parfois, les termes sous-système et supersystème ont été utilisés.

b. Limites et stratotypes-limites
Les limites d’un système sont définies par des stratotypes-limites (voir la section 9.H).

c. Durée
La durée des systèmes phanérozoïques actuellement acceptés varie de 30 à 80 millions d’années, à l’exception du système Quaternaire qui n’a qu’une durée d’environ 1,64 million d’années.

d. Nom
Les noms des systèmes actuellement reconnus sont d’origine diverse hérités des premières classifications: certains indiquent une position chronologique (Tertiaire, Quaternaire), d’autres ont une connotation lithologique (Carbonifère, Crétacé), d’autres sont tribaux (Ordovicien, Silurien), et d’autres encore sont géographiques (Dévonien, Permien).

De même, ils portent une variété de terminaisons telles que “an”, “ic” et “us”. Il n’est pas nécessaire de normaliser la dérivation ou l’orthographe des noms de systèmes bien établis. La période prend le même nom que le système auquel elle correspond.

** 6. Erathem (et Era) ** Un erathem consiste en un groupe de systèmes.

L’équivalent géochronologique d’un erathem est une ère.Les noms des érathèmes ont été choisis pour refléter les changements majeurs du développement de la vie sur Terre:

Paléozoïque (vie ancienne), Mésozoïque (vie intermédiaire) et Cénozoïque (vie récente). Les époques portent le même nom que leurs érathèmes correspondants.

7. Éonothème (et Éon)
Un éonothème est une unité chronostratigraphique supérieure à un érathème. L’équivalent géochronologique est un éon. Trois éonothèmes sont généralement reconnus, des plus anciens aux plus jeunes, les éonothèmes archéens, protérozoïques et phanérozoïques. Les deux premiers combinés sont généralement appelés Précambriens.

Les éons prennent le même nom que leurs éonothèmes correspondants.

8. Unités chronostratigraphiques formelles non hiérarchiques – la Chronozone

a. Définition
Une chronozone est une unité chronostratigraphique formelle de rang non spécifié, ne faisant pas partie de la hiérarchie des unités chronostratigraphiques conventionnelles. C’est le corps de roches formé n’importe où pendant la période de temps d’une unité stratigraphique ou d’une caractéristique géologique désignée. L’unité géochronologique correspondante est le chron.

b. Durée
La durée d’une chronozone est la durée d’une unité stratigraphique ou d’un intervalle précédemment désigné, telle qu’une unité de polarité lithostratigraphique, biostratigraphique ou magnétostratigraphique.Il faut cependant reconnaître que si l’unité stratigraphique sur laquelle repose la chronozone ne s’étend géographiquement que dans la mesure où ses propriétés diagnostiques peuvent être reconnues, la chronozone correspondante comprend toutes les roches formées partout pendant la période représentée par l’unité désignée. Par exemple, une chronozone formelle basée sur la durée d’une biozone comprend toutes les strates équivalentes en âge à la durée maximale totale de cette biozone, indépendamment de la présence ou de l’absence de fossiles diagnostiques de la biozone (figure 8).</l>

Les chronozones peuvent avoir des durées de temps très différentes. La désignation des limites d’une chronozone et de sa durée peut se faire de plusieurs façons selon la nature de l’unité stratigraphique sur laquelle la chronozone est basée.Si l’unité a un stratotype désigné, les limites et la durée de la chronozone peuvent correspondre soit à celles de l’unité à son stratotype, soit à la durée totale de l’unité, qui peut être plus longue que celle du stratotype.

Dans ce second cas, les limites et la durée de la chronozone varieraient avec l’augmentation des informations concernant la durée de l’unité.Si l’unité sur laquelle est basée la chronozone est du type qui ne peut pas avoir de stratotype désigné de manière appropriée, telle qu’une unité biostratigraphique, son intervalle de temps ne peut pas non plus être défini car l’intervalle de temps de l’unité de référence peut changer avec l’augmentation des informations (voir section 7.Un).

c. Étendue géographique
L’étendue géographique d’une chronozone est, en théorie, mondiale, mais sa pplicabilité est limitée à la zone sur laquelle sa durée peut être identifiée, qui est généralement inférieure.

d. Nom
Une chronozone tire son nom de l’unité stratigraphique sur laquelle elle est basée, par exemple la chronozone d’Exus albus, basée sur la Zone de répartition d’Exus albus.

D. Échelle Chronostratigraphique (Géochronologique) Globale Standard

1. Concept
Un objectif majeur de la classification chronostratigraphique est l’établissement d’une hiérarchie d’unités chronostratigraphiques de portée mondiale, qui servira d’échelle standard de référence pour la datation de toutes les roches partout et pour relier toutes les roches partout à l’histoire géologique mondiale (voir section 9.B.2). Toutes les unités de la hiérarchie chronostratigraphique standard ont théoriquement une étendue mondiale, tout comme leurs intervalles de temps correspondants.

2. État actuel
L’Échelle Chronostratigraphique Mondiale Standard (Géochronologique) se trouve dans la Carte Chronostratigraphique Internationale.

E. Échelles Chronostratigraphiques régionales

Les unités de l’Échelle Chronostratigraphique globale Standard (Géochronologique) ne sont valables que parce qu’elles sont basées sur une stratigraphie locale et régionale solide et détaillée.En conséquence, la voie vers la reconnaissance d’unités globales uniformes se fait au moyen d’échelles stratigraphiques locales ou régionales.De plus, des unités régionales seront probablement toujours nécessaires, qu’elles puissent ou non être corrélées avec la norme globale units.It il est préférable de renvoyer les strates à des unités locales ou régionales avec exactitude et précision plutôt que de dépasser les limites actuelles de corrélation temporelle en attribuant ces strates à des unités d’échelle mondiale. Les unités chronostratigraphiques locales ou régionales sont régies par les mêmes règles que celles établies pour les unités de l’Échelle Chronostratigraphique globale Standard.

F. Subdivision du Précambrien

Le Précambrien a été subdivisé en unités géochronométriques arbitraires, mais il n’a pas été subdivisé en unités chronostratigraphiques reconnaissables à l’échelle mondiale.

Il existe des perspectives selon lesquelles la subdivision chronostratigraphique d’une grande partie du Précambrien pourrait éventuellement être atteinte par datation isotopique et par d’autres moyens de corrélation temporelle.Toutefois, les principes de base à utiliser pour subdiviser le Précambrien en grandes unités chronostratigraphiques devraient être les mêmes que pour les roches phanérozoïques, même si un accent différent peut être mis sur divers moyens de corrélation temporelle, principalement isotopique sortir ensemble.

Unités chronostratigraphiques du Quaternaire de G.

Les principes de base utilisés pour subdiviser le Quaternaire en unités chronostratigraphiques sont les mêmes que pour les autres unités chronostratigraphiques du Phanérozoïque, bien que les méthodes de corrélation temporelle puissent avoir une importance différente.Comme dans le cas d’autres unités chronostratigraphiques, celles du Quaternaire nécessitent des définitions de limites et la désignation de stratotypes limites.

H. Procédures d’Établissement des Unités Chronostratigraphiques

Voir aussi la section 3.B.

1. Les stratotypes limites en tant qu’étalons
La partie essentielle de la définition d’une unité chronostratigraphique est la période pendant laquelle l’unité décrite a été formée. Étant donné que le seul enregistrement du temps géologique et des événements de l’histoire géologique se trouve dans les roches elles-mêmes, la meilleure norme pour une unité chronostratigraphique est un corps de roches formé entre deux instants désignés du temps géologique.

Pour ces raisons, les limites d’une unité chronostratigraphique de tout rang sont définies par deux points de référence désignés dans la séquence rocheuse.

Les deux points sont situés dans les stratotypes limites de l’unité chronostratigraphique qui ne doivent pas nécessairement faire partie d’une seule section.Les deux, cependant, devraient être choisis par séquences de dépôts essentiellement continus, car les points de référence pour les limites devraient représenter des points dans le temps aussi spécifiques que possible (voir la section 9.H.3).

2. Avantage de définir les unités chronostratigraphiques par leurs stratotypes de limite inférieure
La définition d’une unité chronostratigraphique met l’accent sur la sélection du stratotype-limite de sa limite inférieure; sa limite supérieure est définie comme la limite inférieure de l’unité suivante. Cette procédure évite les lacunes et les chevauchements dans l’Échelle chronostratigraphique globale Standard.

Par exemple, s’il est démontré que l’horizon sélectionné est au niveau d’une rupture non détectée dans la séquence, alors l’étendue manquante de l’histoire géologique appartiendrait à l’unité inférieure par définition et l’ambiguïté est évitée.

3. Les exigences pour la sélection des stratotypes limites des unités chronostratigraphiques
Les unités chronostratigraphiques offrent la meilleure promesse d’être identifiées, acceptées et utilisées à l’échelle mondiale et d’être, par conséquent, la base de la communication et de la compréhension internationales car elles sont définies sur la base de leur temps de formation, une propriété universelle. Les unités de l’Échelle Chronostratigraphique (Géochronologique) Globale Standard sont particulièrement importantes à cet égard. Le terme “Point et Section de Stratotype de Limite Globale” (GSSP) a été proposé pour les stratotypes de limite standard des unités de cette échelle.

En plus des exigences générales pour la sélection et la description des stratotypes (section4.C), les stratotypes limites des unités chronostratigraphiques doivent répondre aux exigences suivantes:

• Les stratotypes-limites doivent être sélectionnés dans des sections représentant un dépôt essentiellement continu.Le pire choix possible pour un stratotype limite d’une unité chronostratigraphique est une discordance.
• Les stratotypes limites des Unités chronostratigraphiques Globales Standard devraient se situer dans des sections marines fossilifères sans modifications majeures des lithofacies verticaux ou des biofacies.Les stratotypes limites des unités chronostratigraphiques d’application locale peuvent avoir besoin d’être dans une section non marine.
• Le contenu fossile doit être abondant, distinctif, bien préservé, et représenter une faune et/ou une flore aussi cosmopolite et aussi diversifiée que possible.
• La section doit être bien exposée et dans une zone de déformation structurelle minimale ou de perturbation superficielle, de métamorphisme et d’altération diagénétique, et avec une grande épaisseur de strates en dessous, au-dessus et latéralement du stratotype limite sélectionné.
• Les stratotypes limites des unités de l’Échelle chronostratigraphique globale standard doivent être sélectionnés dans des sections facilement accessibles qui offrent une assurance raisonnable de liberté d’étude, de collecte et de conservation à longue distance. Des marqueurs de champ permanents sont souhaitables.
• La section sélectionnée doit être bien étudiée et collectée et les résultats des investigations publiés, et les fossiles collectés dans la section doivent être stockés en toute sécurité et facilement accessibles pour étude dans une installation permanente.
• La sélection du stratotype de la limite, dans la mesure du possible, devrait tenir compte de la priorité et de l’utilisation historiques et devrait se rapprocher des limites traditionnelles.
• Pour assurer son acceptation et son utilisation dans les sciences de la Terre, un stratotype limite doit être sélectionné pour contenir autant d’horizons de marqueurs spécifiques ou d’autres attributs favorables à la corrélation temporelle à longue distance que possible.

La Commission Internationale de Stratigraphie de l’IUGS est l’organe chargé de coordonner la sélection et l’approbation des GSSP des unités de l’Échelle Chronostratigraphique (Géochronologique) Globale Standard.

I. Procédures d’extension des unités chronostratigraphiques

– Chronocorrélation (Corrélation temporelle)

Les limites des unités chronostratigraphiques sont par définition des horizons synchrones. En pratique, les limites ne sont synchrones que dans la mesure où le pouvoir de résolution des méthodes de corrélation temporelle existantes peut le prouver.

Toutes les sources de données possibles devraient être utilisées pour étendre les unités chronostratigraphiques et leurs limites. Certains des plus couramment utilisés sont:

1. Interrelations physiques des strates
La Loi de superposition stipule que dans une séquence non perturbée de strates sédimentaires, les strates les plus élevées sont plus jeunes que celles sur lesquelles elles reposent.

La détermination de l’ordre de superposition fournit des preuves sans équivoque des relations relatives à l’âge.

Toutes les autres méthodes de détermination de l’âge relatif dépendent de la séquence physique observée des strates pour vérifier leur validité. Pour une distance suffisamment limitée, la trace d’un plan de litière est le meilleur indicateur de synchronicité.

2. Lithologie
Les propriétés lithologiques sont généralement influencées plus fortement par l’environnement local que par l’âge, les limites des unités lithostratigraphiques finissent par couper les surfaces synchrones et des caractéristiques lithologiques similaires se produisent à plusieurs reprises dans la séquence stratigraphique. Malgré cela, une unité lithostratigraphique a toujours une certaine connotation chronostratigraphique et est utile comme guide approximatif de la position chronostratigraphique, en particulier localement.

Des unités lithologiques distinctives et répandues peuvent également être un diagnostic de la position chronostratigraphique.

3. Paléontologie
Le cours ordonné et progressif de l’évolution organique est irréversible par rapport au temps géologique et les restes de vie sont répandus et distinctifs.

Pour ces raisons, les taxons fossiles, et en particulier leurs séquences évolutives, constituent l’un des moyens les meilleurs et les plus utilisés pour tracer et corréler les lits et déterminer leur âge relatif.

La corrélation biostratigraphique, cependant, n’est pas une corrélation temporelle car l’homotaxie entre les échantillons peut résulter d’autres causes que le fait que les échantillons sont d’âge égal.

4. Détermination de l’âge isotopique
Les méthodes de datation isotopique (U-Pb, Rb-Sr, K-Ar, Ar-Ar) basées sur la désintégration radioactive de certains nucléides parents à un taux constant et adapté à la mesure du temps géologique fournissent des données chronostratigraphiques de haute précision avec des erreurs analytiques de l’ordre de 0,1 à 2%. Cependant, tous les types de roches et tous les minéraux ne se prêtent pas à la détermination de l’âge isotopique.

La datation isotopique contribue aux valeurs d’âge exprimées en années et fournit l’espoir majeur pour l’élaboration des âges et des relations d’âge des roches précambriennes.

Dans certaines circonstances, la détermination de l’âge isotopique fournit la base la plus précise, voire la seule, pour la détermination de l’âge et la classification chronostratigraphique des roches sédimentaires, volcaniques et ignées.

Des écarts dans les résultats d’âge peuvent découler de l’utilisation de différentes constantes de désintégration.

Il est donc important pour les comparaisons géologiques d’utiliser les ensembles uniformes de constantes de désintégration recommandés par la Sous-Commission de géochronologie de l’IUGS.

Une méthode de détermination de l’âge par radioactivité différente de celles mentionnées ci-dessus est celle basée sur la proportion de l’isotope du radiocarbone (14C) par rapport au carbone normal dans la matière organique des sédiments. Cette méthode a été extrêmement précieuse mais son application est limitée à la datation des strates du Quaternaire supérieur.

5. Inversions de polarité géomagnétiques
Des inversions périodiques de la polarité du champ magnétique terrestre sont utilisées en chronostratigraphie, en particulier dans les roches du Mésozoïque supérieur et du Cénozoïque où une échelle de temps magnétique a été développée. Les inversions de polarité sont, toutefois, binaires et spécifiques ne peuvent être identifiés sans l’aide d’une autre méthode de datation telle que la biostratigraphie ou la datation isotopique.

6. Changements paléoclimatiques
Les changements climatiques laissent des empreintes sur les archives géologiques sous la forme de dépôts glaciaires, d’évaporites, de lits rouges, de dépôts de charbon, de changements fauniques, etc.

Leurs effets sur les roches peuvent être locaux ou répandus et fournir des informations précieuses pour la chronocorrélation, mais ils doivent être utilisés en combinaison avec d’autres méthodes spécifiques.

7. Paléogéographie et changements eustatiques du niveau de la mer
Résultant soit des mouvements épeirogéniques des masses terrestres, soit des montées et des abaissements eustatiques du niveau de la Mer, certaines périodes de l’histoire de la Terre sont caractérisées dans le monde entier par un peuplement général des continents par rapport au niveau de la Mer. Les preuves dans les roches des transgressions, régressions et discordances qui en résultent peuvent fournir une excellente base pour établir un cadre chronostratigraphique mondial. L’identification d’un événement particulier, cependant, est compliquée par des mouvements verticaux locaux et la méthode nécessite donc une aide auxiliaire afin d’identifier correctement les événements.

8. Discordances
Même si une surface de discordance varie en âge et en valeur temporelle d’un endroit à l’autre et n’est jamais universelle en étendue, certaines discordances peuvent servir de guides utiles pour le placement approximatif des limites chronostratigraphiques.

Les discordances ne peuvent cependant pas satisfaire aux exigences relatives au choix de telles limites (voir la section 9.H.3).

9. Orogenèses
Perturbations crustales ont un effet reconnaissable sur le dossier stratigraphique.Cependant, la durée considérable de nombreuses orogenèses, leur nature locale plutôt que mondiale et la difficulté d’une identification précise en font des indicateurs insatisfaisants de la corrélation chronostratigraphique mondiale.

10. Autres indicateurs
De nombreuses autres sources de données peuvent, dans certaines circonstances, être utiles comme guides de corrélation temporelle et comme indicateurs de la position chronostratigraphique.

Certains sont plus utilisés que d’autres, mais aucun ne doit être rejeté.

J. Dénomination des unités chronostratigraphiques

Une unité chronostratigraphique formelle reçoit une désignation binomiale – un nom propre plus un terme-mot – et les lettres initiales des deux sont en majuscules.Son équivalent géochronologique utilise le même nom propre combiné avec le terme géochronologique équivalent, par exemple, Système Crétacé – Période Crétacée.

Le nom propre d’une unité chronostratigraphique ou géochronologique peut être utilisé seul lorsqu’il n’y a pas de risque de confusion, par exemple “l’Aquitanien” au lieu de “l’Aquitanien”. Voir sections 3.B.3 et 3.B.4.

K. Révision des Unités chronostratigraphiques

Voir sections 3.B et 9.D.