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précambrien

Arizona, canyon de Colorado
Arizona, canyon de Colorado

Le précambrien est la première période de l'histoire de la Terre. Il comprend plusieurs ères, qui remontent au-delà de 542 millions d'années (moment où commence le paléozoïque). Sa durée est évaluée à 4 milliards d'années. C'est de loin la plus longue de toutes les périodes géologiques, mais aussi la plus mal connue. Les roches du précambrien, plissées et métamorphosées, n'ont livré que des vestiges rares et fragmentaires d'êtres vivants. Les bouleversements ultérieurs qui ont affecté la croûte terrestre rendent difficiles le déchiffrement des terrains les plus anciens.
Les datations absolues montrent que l'on trouve les roches les plus anciennes dans des boucliers rigides qui constituent l'ossature des continents actuels. Ces boucliers sont formés de terrains métamorphiques et granitiques, qui ont été plissés et replissés, témoignant de la superposition de plusieurs cycles de constitution de chaînes de montagnes. Ils affleurent au Canada, en Sibérie, au Brésil, en Afrique, en Antarctique, en Australie. La disposition de ces masses continentales était certainement très différente de celle d'aujourd'hui. Le démantèlement de chaînes de montagnes a alimenté le dépôt des premiers sédiments. Les roches les plus anciennes sont datées de plus de 3,85 milliards d'années.
Les plus anciennes manifestations de la vie remontent à 3,8 milliards d'années (traces d'activité d'organismes procaryotes, sous la forme de bactéries associées à des algues bleues). Les premières traces sûres de vie dans les océans sont des organismes déjà relativement évolués (vers, algues, cyanobactéries, dont certaines ont laissé des structures appelées stromatolites, etc.) âgés de plus de 3,5 milliards d'années (site de Warrauwoona, en Australie). Ces organismes, par la photosynthèse, ont permis l'accumulation d'oxygène dans l'atmosphère. Les premières traces fossiles de cellules pourvues d'un noyau (eucaryotes) remontent à 1,7 milliard d'années, suivis par les premiers pluricellulaires, il y a 670 millions d'années. Les invertébrés prolifèrent, sous toutes leurs formes, à la limite précambrien-paléozoïque, vers 540 millions d'années.

1. Les caractères généraux du précambrien

C'est durant les temps précambriens que se sont constituées en majeure partie les grandes aires de croûte continentale stable, ossature des continents actuels.

Les divisions stratigraphiques du précambrien

Précambrien

Durée : plus de 4 milliards d'années (formation de la Terre il y a 4,566 milliards d'années)

Systèmes

Ères

Dates

Principaux événements

protérozoïque

néoprotérozoïque

– 1 000 à – 542 millions d'années

premiers organismes pluricellulaires (méduses, anémones, vers...)

 

mésoprotérozoïque

– 1 600 à – 1 000 millions d'années

cellules de grande taille

 

paléoprotérozoïque

– 2 500 à – 1 600 millions d'années

 

 

archéen

fin : – 2 500 millions d'années

plus vieux fossiles : des bactéries

L'étude des terrains précambriens montre qu'ils sont formés par le matériel de plusieurs grandes chaînes plissées, différant par leurs caractères et par leur âge suivant les régions et qui, les unes après les autres, ont été érodées puis reprises dans de nouvelles orogenèses. Dans ces vieilles chaînes profondément érodées, nous ne pouvons guère observer que les zones profondes, intensément transformées par le métamorphisme et le magmatisme. De plus, la continuité des structures a généralement disparu par le jeu des déformations, mais aussi des disjonctions et des soudures des masses continentales.

C'est montrer la complexité des formations précambriennes : ce sont essentiellement des schistes cristallins, des migmatites et des roches éruptives, portant généralement les marques de plusieurs tectoniques superposées.

Cependant, il est souvent possible de définir la nature originelle, sédimentaire ou volcanique, des schistes cristallins, grâce en particulier aux structures et aux textures caractéristiques encore conservées. Jusque dans les formations les plus anciennes, on identifie des laves, des conglomérats, des calcaires, etc., et on met en évidence des structures telles que la stratification entrecroisée, le granoclassement, la rythmicité, etc., ne différent en rien de ce qu'on observe dans les roches plus récentes, voire actuelles. Dès le début du précambrien, on retrouve ainsi des dépôts typiques des milieux continentaux et marins et les marques de processus géodynamiques comparables à ceux qui commandent l'évolution actuelle du globe.

2. L'origine de la vie remonte au précambrien

C'est certainement durant les temps précambriens que la vie a pris naissance, mais sous des formes que nous ne pouvons pas reconnaître. Des microorganismes assimilés à des bactéries ou à des algues ont été découverts dans des formations d'Afrique australe datées d'environ 3 200 millions d'années. Les stromatolithes, constructions lamellaires attribuées à des algues, sont connus depuis 2 700 millions d'années. Les lentilles graphitiques, fréquentes dans les schistes cristallins, sont sans doute des restes de matière organique, comme en témoigne le Corycium enigmaticum de Finlande.

Mais c'est surtout dans les formations du précambrien supérieur que les restes organiques se multiplient et, en Australie méridionale, à Ediacara, on a décrit des vestiges remarquablement conservés de vers, d'annélides et de nombreuses formes n'appartenant à aucun groupe connu. Ainsi apparaît l'ébauche du monde organique qui va s'épanouir au début du cambrien.

3. Les subdivisions

Il ne paraît pas possible de retrouver les traces d'une écorce primitive et le début du précambrien se perd dans le lointain des temps géologiques.

Mais le précambrien lui-même n'est pas toujours facile à définir, car la base du cambrien, bien caractérisée paléontologiquement, n'est que rarement observable. En plusieurs régions (Sud marocain, Australie méridionale), il existe de puissants ensembles concordants au-dessous de l'extrême base du cambrien et on les a rapportés à un infracambrien. La plupart du temps, on attribue au précambrien les terrains, généralement métamorphiques, recouverts en discordance par du paléozoïque inférieur et ceux qui paraissent s'y rattacher par leurs caractères.

Dans l'immense ensemble du précambrien, on s'est efforcé d'établir des subdivisions. Mais ici les principes de la chronologie du phanérozoïque ne sont pas applicables, et les notions d'ère, de système ou d'étage n'ont plus aucune signification.

4. La répartition géographique

Les vastes affleurements précambriens constituent des boucliers qui disparaissent généralement à leur pourtour sous des formations sédimentaires plus récentes et relativement peu déformées. Il s'agit alors de plates-formes dans lesquelles le socle précambrien se trouve à une profondeur plus ou moins grande et n'est connu que par des sondages. C'est en bordure de ces boucliers ou de ces plates-formes que se sont édifiées les chaînes phanérozoïques, reprenant souvent des fragments disjoints du socle précambrien et agrandissant progressivement, par leur soudure, le domaine cratonique : tel est le cas, en Europe, des chaînes calédonienne, varisque et alpine. Chacun de ces boucliers (et bien entendu le substratum des plates-formes) est lui-même extrêmement complexe, formé par la juxtaposition ou par la soudure d'éléments de chaînes successives qu'il est souvent difficile de distinguer.

Ces boucliers et plates-formes se distribuent en deux groupes, de part et d'autre de la grande chaîne plissée qui s'étend des Alpes à l'Indonésie, en passant par l'Himalaya.

4.1. Le groupe nord

Dans le groupe nord, on distingue le bouclier canadien et la plate-forme américaine, le bouclier baltique et la plate-forme russe, le bouclier de l'Aldan et la plate-forme sibérienne. Ces ensembles sont séparés les uns des autres par des chaînes plissées : chaîne appalachienne et calédonides de part et d'autre de l'Atlantique Nord, chaîne de l'Oural.

Le bouclier canadien s'étend sur toute la partie occidentale du Canada, séparé du bouclier groenlandais par la mer du Labrador. Il se poursuit sous la plate-forme américaine, entre les chaînes paléozoïques des Appalaches (qui se prolongent au Groenland oriental) et les chaînes plus récentes de l'Ouest américain. De plus, le socle précambrien apparaît localement en plusieurs régions, notamment dans le Colorado, où il forme le terme inférieur de la coupe célèbre du Grand Canyon.

C'est au Canada que la stratigraphie du précambrien a été pour la première fois esquissée, mais de profondes modifications ont été apportées aux schémas classiques par les données géochronologiques. Quatre grands cycles orogéniques au moins sont maintenant distingués, se développant dans différentes provinces : kénorien (de 2 700 à 2 300 millions d'années, hudsonien (1 700 millions d'années), elsonien (1 400 millions d'années), grenville (950 millions d'années), antérieurs au protérozoïque supérieur (keweenawien) non affecté par l'orogenèse.

Le Groenland, en majeure partie recouvert par un inlandsis, montre en bordure un précambrien dans lequel existe une succession assez comparable : Kétilid (de 2 700 à 2 300 millions d'années), Nagssugtoquides (de 1 650 à 1 500 millions d'années), cycle de Gardar (de 1 400 à 1 000 millions d'années).

En Europe, le bouclier baltique constitue l'affleurement majeur du précambrien. Masqué sous la plate-forme russe, il réapparaît largement en Ukraine. Ce vaste ensemble est bordé à l'est par les chaînes de l'Oural, à l'Ouest par la chaîne calédonienne. Au sud, il est repris par les chaînes varisque et alpine. Cependant, des fragments isolés de matériel précambrien sont incorporés dans les chaînes plus jeunes, en Écosse, en Bohême, dans le Massif armoricain, dans les Vosges, dans le Massif central, peut-être dans les Pyrénées, et enfin en Espagne. Dans les différentes régions, plusieurs cycles orogéniques ont été distingués, mais leur relations sont encore obscures.

En Finlande, on a mis en évidence l'existence d'un vieux craton antérieur à 2 800 millions d'années, constitué par un complexe granulitique et des plutonites, s'étendant au nord et à l'est. Il est bordé à l'ouest par les ensembles plissés des svécofennides et des carélides, que l'on considère tantôt comme des chaînes distinctes, tantôt comme des zones différentes d'un même orogène qui se placerait vers 1 800 millions d'années. Puis vient la mise en place des granites « rapakiwis » (1 650 millions d'années), suivie par le dépôt des sédiments détritiques du Jotnien (1 300 millions d'années). En Suède et en Norvège méridionale, il existe aussi un complexe de base repris dans la chaîne des Gothides. Celui-ci serait comparable aux carélides et plus jeune que les svécofennides. Les grès du dalslandien, analogues au jotnien, sont suivis par la série de la sparagmite, elle-même antérieure au cambrien.

Le précambrien de Russie montre des traits analogues : le prolongement du craton archéen correspond aux saamides, renfermant des roches datées à 3 500 millions d'années. Puis viennent les belomorides (de 2 100 à 1 950 millions d'années), les svécofennides et carélides (de 1 870 à 1 640 millions d'années), suivies par la mise en place de granites rapakiwis, les gothides (de 1 400 à 1 260 millions d'années), enfin le riphéen représentant des formations de 1 125 à 665 millions d'années antérieures aux calédonides.

Quant aux affleurements du précambrien français, ils sont isolés et repris dans la chaîne varisque. Dans le Massif armoricain, il est possible de distinguer une série ancienne, le pentévrien, suivie par le briovérien, qui correspondrait au riphéen.

Bien plus à l'est, la plate-forme sibérienne est séparée de la plate-forme russe par une vaste zone plissée paléozoïque à laquelle appartient l'Oural. Elle est limitée au sud par le grand ensemble plissé du lac Baïkal, daté du paléozoïque inférieur. Le précambrien affleure dans le bouclier de l'Anabar au nord, et surtout dans le bouclier de l'Aldan au sud-est.

4.2. Le groupe sud

Un autre groupe de boucliers précambriens apparaît au sud des précédents, dont ils sont séparés par les chaînes plissées alpines. Mais ils ne sont pas isolés les uns des autres par des chaînes phanérozoïques. Ils apparaissent comme des éléments disjoints d'un craton unique, auquel on a donné le nom de Gondwana, disloqué au permo-trias par l'ouverture des océans Atlantique Sud, Indien et Antarctique.

Les boucliers guyanais et brésilien appartiennent à un vaste ensemble qui occupe toute la partie orientale du continent sud-américain, à l'est de la chaîne des Andes. Ils présentent des analogies avec le précambrien africain.

La plate-forme africaine occupe la quasi-totalité du continent et la péninsule arabique à l'exception des chai- mes alpines de la Berbérie au nord et de celles, paléozoïques, des Mauritanides au Nord-Ouest et d'Afrique du Sud. Le socle précambrien affleure largement dans les boucliers sahariens (Mauritanie, Hoggar, Tibesti, chaîne arabique) isolés les uns des autres, mais est presque continu plus au sud. Dans la moitié nord-occidentale se trouve un vieux craton antérieur à 2 600 millions d'années, qui se prolonge en Amérique du Sud. D'autres cratons analogues apparaissent en Afrique centrale et australe. Ces cratons sont séparés par de larges zones allongées correspondant à plusieurs chaînes plissées qui souvent se recoupent : les unes ont plus de 1 000 millions d'années, et les plus récentes ont fourni des âges montant jusque dans le cambrien.

Le socle précambrien forme encore le bouclier indien, qui occupe toute la partie méridionale de la péninsule, le bouclier australien, s'étendant sur tout le continent à l'exception des chaînes paléozoïques de l'Est, enfin le bouclier antarctique, presque entièrement recouvert par l'inlandsis. Dans chacun de ces boucliers, des chaînes successives se superposent.