L’échelle des temps géologiques expliquée : éons, ères, périodes, etc.

Introduction

Par une belle journée de juin 1788, trois hommes ont longé en barque la côte du Berwickshire, en Écosse, et, sans tout à fait s’en rendre compte, ont offert à la géologie l’une de ses plus claires démonstrations du temps profond. James Hutton, fermier et médecin devenu géologue, voulait montrer à ses amis John Playfair et Sir James Hall un contact entre deux roches dont il était sûr qu’il existait. À Siccar Point, ils l’ont trouvé : des roches grises dressées presque à la verticale, arasées à plat, et, couchée par-dessus, une série plus jeune de couches rouges. Playfair écrirait plus tard que « l’esprit semblait pris de vertige à force de regarder si loin dans l’abîme du temps ». Bon nombre des limites les plus familières de l’échelle des temps géologiques coïncident avec de grands bouleversements biologiques, climatiques ou géochimiques : une flambée d’oxygène, une planète gelée jusqu’à l’équateur, une explosion de la vie animale. De nombreuses limites du Phanérozoïque sont ancrées dans une coupe de référence physique précise, tandis que d’autres, surtout au Précambrien, sont définies de façon chronométrique.

Cet article est le pendant, sur le temps profond, du pilier fondateur de Geoscopy, La géologie expliquée. Là où cette page décrit le fonctionnement de la Terre, celle-ci raconte le quand, sur 4,54 milliards d’années, et la façon dont nous le savons.

Ce qu’est réellement l’échelle des temps géologiques

Dépouillée de ses noms, l’échelle des temps est une hiérarchie emboîtée. Des plus grandes tranches de temps aux plus petites, les rangs sont : éon, ère, période, époque et âge. Il y a quatre éons. L’éon actuel, le Phanérozoïque, se divise en trois ères : Paléozoïque, Mésozoïque, Cénozoïque. Chaque ère comprend plusieurs périodes (le Cambrien, le Jurassique, etc.). Les périodes comprennent des époques, et les époques des âges. Nous vivons dans l’éon Phanérozoïque, l’ère Cénozoïque, la période Quaternaire, l’époque Holocène et, depuis 2018, l’âge Meghalayen.

Chaque unité de temps a son jumeau. Quand vous parlez du temps, « la période cambrienne a duré environ 52 millions d’années », vous employez une unité géochronologique. Quand vous parlez des roches déposées pendant ce temps, « les fossiles de cet affleurement du système cambrien », vous employez une unité chronostratigraphique. Les paires sont : éon–éonothème, ère–érathème, période–système, époque–série et âge–étage. Les roches sont l’archive physique ; le temps est ce que nous y lisons. Les géologues conservent les deux vocabulaires parce que l’on date le temps en étudiant la roche.

Il faut bien que quelqu’un entretienne tout cela. Cette tâche revient à la Commission internationale de stratigraphie (ICS), le plus grand organe de l’Union internationale des sciences géologiques (IUGS). L’ICS publie la Charte chronostratigraphique internationale, le document de référence sur lequel travaille tout géologue. Elle est révisée chaque fois qu’une limite est redéfinie ou qu’une date est affinée. La version en vigueur au moment de la rédaction est la 2026/06, publiée le 20 juin 2026, qui a affiné les âges numériques de deux étages du Trias (la base de l’Anisien à 247,0 Ma et la base de l’Olénékien à 250,8 Ma) et d’un étage du Permien (la base du Wuchiapingien à 259,857 ± 0,084 Ma). L’ICS met la charte à disposition en téléchargement libre et tient à jour des traductions des éditions actuelles et récentes en de nombreuses langues ; elle est reproduite ci-dessous avec attribution (© ICS, Cohen et al. 2025, mis à jour). Si vous ne deviez retenir qu’une seule source de cet article, que ce soit stratigraphy.org.

Une remarque sur la terminologie anglaise, car les deux formes y sont courantes : la geological time scale et la geologic time scale sont une seule et même chose. « Geologic » est la forme américaine la plus courante ; « geological » est l’usage britannique standard. Rien de scientifique ne dépend de cette différence.

Comment l’échelle a été construite avant que personne ne connaisse la moindre date

Une grande partie de la charpente du Phanérozoïque, la succession des périodes et les trois grandes ères, a été assemblée au XIXe siècle par des gens qui n’avaient aucun moyen de mesurer ne serait-ce qu’une année. Ils n’avaient ni radioactivité, ni isotopes, aucun chiffre du tout. Ils avaient des roches, des fossiles et deux idées.

La première idée est la superposition : dans un empilement non perturbé de couches sédimentaires, celles du bas sont plus anciennes que celles du haut. Évident une fois énoncé, et d’abord posé clairement par Nicolas Sténon au XVIIe siècle. La seconde, plus puissante, est la succession faunique : les assemblages de fossiles se succèdent de façon reproductible à travers les séquences stratigraphiques, ce qui permet de corréler des roches situées en des lieux différents. C’est la découverte d’un géomètre de canaux anglais nommé William Smith, qui a remarqué, en creusant des canaux, que chaque couche de roche portait ses propres fossiles caractéristiques et que les couches se présentaient toujours dans la même séquence.

Smith a transformé ce principe en la première carte géologique d’une nation entière, publiée en 1815. Elle montrait que des assemblages de fossiles caractéristiques pouvaient servir à reconnaître et à corréler des strates précises à travers le paysage. Cette astuce pratique, la corrélation par les fossiles, reste l’ossature de l’échelle de travail deux siècles plus tard.

Le XIXe siècle a ensuite rempli les périodes, souvent au prix d’une guerre universitaire acharnée. En France, Georges Cuvier et Alexandre Brongniart ont cartographié les strates fossilifères du bassin de Paris et montré que des faunes entières pouvaient disparaître. En Grande-Bretagne, Adam Sedgwick a remonté la série à partir des roches anciennes du pays de Galles et a nommé le Cambrien ; Roderick Murchison l’a descendue et a nommé le Silurien ; et leurs revendications empiétaient si largement l’une sur l’autre que les deux hommes, autrefois amis proches, se sont brouillés pour le restant de leurs jours à propos de la propriété du terrain intermédiaire disputé. La querelle n’a été réglée qu’en 1879, après la mort des deux hommes, lorsque Charles Lapworth a détaché l’intervalle contesté et l’a nommé Ordovicien, une troisième période diplomatique glissée avec élégance entre les deux autres. Charles Lyell, de son côté, a subdivisé les roches les plus récentes en époques en comptant combien de leurs mollusques étaient encore en vie aujourd’hui.

En 1841, le neveu de William Smith, John Phillips, a franchi l’étape décisive. En épluchant le registre fossile de la Grande-Bretagne, il a trouvé deux horizons où la faune était remplacée en bloc, et s’en est servi pour regrouper les systèmes en trois grandes ères : le Paléozoïque (« vie ancienne », un nom que Sedgwick avait forgé en 1838 pour une tranche plus étroite et que Phillips a élargie), le Mésozoïque (« vie intermédiaire ») et le Cénozoïque (« vie nouvelle »), ces deux derniers étant de son cru. En 1860, il a tracé la première courbe de diversité du registre fossile, et les deux effondrements y ressortent. Phillips ignorait ce qui avait causé ces effondrements. Nous reconnaissons aujourd’hui dans ces limites deux des « cinq grandes » extinctions de masse : celle de la fin du Permien et celle de la fin du Crétacé. Phillips avait en pratique utilisé les grands renouvellements du registre fossile pour délimiter des ères avant que leurs causes, ou même le concept moderne d’extinction de masse, ne soient comprises. Les plus grandes divisions de l’échelle ont été imposées aux géologues par des catastrophes inscrites dans la roche, des décennies avant que quiconque sache ce qu’était une extinction de masse.

Comment on a enfin pu y mettre des chiffres

Les Victoriens ont bâti la séquence mais ne pouvaient pas la dater. La Terre pouvait avoir vingt millions d’années ou deux milliards ; physiciens et géologues se sont affrontés avec acharnement, et les physiciens, menés par Lord Kelvin et partant de la vitesse à laquelle une Terre en fusion se refroidirait, ont maintenu des chiffres modestes : des dizaines de millions d’années tout au plus. Ce qui a débloqué la situation, c’est la radioactivité.

Au début des années 1900, Ernest Rutherford a proposé en 1904–05 que l’accumulation des produits de désintégration puisse servir d’horloge, et en 1907 Bertram Boltwood a produit les premiers âges uranium-plomb. Un jeune géologue nommé Arthur Holmes s’est emparé de l’idée et, en 1913, à 23 ans, a publié The Age of the Earth, soutenant, à partir de rapports uranium-plomb, que certaines roches avaient bien plus d’un milliard d’années. Il a passé les quatre décennies suivantes à affiner la méthode, devenant l’un des principaux défenseurs de la transformation du temps profond en une histoire datée de façon quantitative.

Le chiffre décisif est arrivé en 1956. À Caltech, Clair Patterson avait construit un laboratoire ultrapropre, parce que la contamination par le plomb était partout et que le plomb était précisément ce qu’il devait mesurer. Dans son article de 1956, « Age of Meteorites and the Earth », Patterson a analysé les isotopes du plomb de cinq météorites, trois météorites pierreuses et de la troïlite de deux météorites de fer, dont Canyon Diablo. Les compositions isotopiques du Pb de ces échantillons définissaient une isochrone correspondant à 4,55 ± 0,07 milliards d’années. Il a ensuite montré que le plomb terrestre, y compris celui des sédiments océaniques modernes, était compatible avec la même évolution isotopique, reliant ainsi l’âge des météorites à celui de la Terre.

Comment fonctionne réellement la datation radiométrique

Nul besoin d’équations pour comprendre l’horloge ; la voici donc d’abord en mots. Certains atomes sont instables. Un atome « père » se désintègre en un atome « fils » stable à une vitesse caractéristique qui, pour les systèmes de désintégration employés en géochronologie, est pratiquement insensible aux températures et aux pressions géologiques ordinaires, une propriété que nous pouvons mesurer précisément en laboratoire. La demi-vie est le temps nécessaire pour que la moitié des atomes pères d’un échantillon se désintègrent. L’uranium 238 a une demi-vie d’environ 4,5 milliards d’années ; l’uranium 235, d’environ 704 millions. Si vous pouvez donc mesurer la quantité de père restante et celle de fils accumulée, et si vous connaissez la demi-vie, vous pouvez calculer depuis combien de temps l’horloge tourne.

Le cheval de bataille pour le temps le plus profond est la datation uranium-plomb du zircon. Le zircon est un cristal minuscule et résistant qui se forme dans un magma en refroidissement. Lorsqu’il cristallise, il incorpore volontiers de l’uranium mais exclut généralement le plomb, si bien que la plupart du plomb d’un zircon intact est radiogénique, apparu après la formation du cristal. Cela fait du zircon une horloge géologique exceptionnellement utile, à condition que les pertes ultérieures de Pb, l’héritage et le plomb commun soient reconnus et testés. Les zircons survivent aussi à l’érosion, à l’enfouissement, à l’échauffement et à un nouvel enfouissement, ce qui explique qu’ils portent les plus anciennes dates que nous ayons. Pour les lecteurs qui veulent la relation exacte, c’est D = P(e^λt − 1), où D est le nombre d’atomes fils mesuré, P le père restant, λ la constante de désintégration et t l’âge. Cette unique ligne sous-tend toute l’échelle chiffrée.

Une seconde méthode, la datation argon-argon, suit la désintégration du potassium 40 en argon 40 et excelle à dater les niveaux de cendres volcaniques, ce qui compte énormément, car un banc de cendres datable pris en sandwich entre des roches fossilifères permet d’accrocher un vrai chiffre à une limite définie par les fossiles. À eux deux, la datation U-Pb et la datation Ar-Ar ont transformé la séquence victorienne en une échelle calibrée.

Quel est notre degré de certitude ? Une certitude dans les limites des barres d’erreur annoncées. L’extinction de la fin du Permien est datée de 251,9 millions d’années ; celle de la fin du Crétacé, de 66,0 millions ; les datations individuelles de zircons à haute précision affichent désormais des incertitudes de quelques dizaines de milliers d’années sur des événements vieux d’un quart de milliard d’années. Le plus ancien fragment de Terre daté est un zircon des Jack Hills, en Australie-Occidentale, confirmé par l’équipe de John Valley, de l’université du Wisconsin à Madison, par tomographie à sonde atomique (publié dans Nature Geoscience le 23 février 2014), à 4,374 milliards d’années, à plus ou moins six millions d’années près. Ses isotopes de l’oxygène, mesurés dans des travaux antérieurs du même groupe, impliquent de l’eau liquide sur une planète âgée d’à peine 165 millions d’années. Comme Valley l’a déclaré à Live Science le jour de la publication, « Les zircons nous montrent que la toute première Terre ressemblait davantage à la Terre que nous connaissons aujourd’hui. Ce n’était pas un endroit inhospitalier. » Ce grain unique est plus vieux que n’importe quelle roche ; les plus anciennes roches intactes, les gneiss d’Acasta, au Canada, affichent 4,03 milliards d’années, le chiffre que l’ICS retient désormais pour la base de l’Archéen. (Une étude de 2025 soutient que les roches de la ceinture de Nuvvuagittuq, au Québec, ont 4,16 milliards d’années ; cette affirmation reste contestée.)

Les clous d’or : pourquoi les limites sont des lieux, pas des dates

Pendant l’essentiel du XXe siècle, la limite d’une période est restée un peu vague, à peu près là où une faune cédait la place à une autre. Le problème est que les faunes changent à des moments différents selon les endroits, si bien que « la base du Cambrien » désignait des roches légèrement différentes à Terre-Neuve et en Sibérie. L’ICS a réglé la question avec une idée magnifiquement physique : le point stratotypique mondial (Global Boundary Stratotype Section and Point, ou GSSP), familièrement le clou d’or.

Un GSSP est un point unique et précis, dans un affleurement rocheux unique et précis, choisi par un comité international, qui définit la limite. Pas une date, un lieu. Un repère bien réel est souvent enfoncé dans la roche. La limite se trouve là où se trouve ce point, par définition, et tout le reste de la Terre y est corrélé. La date attachée à la limite peut être révisée à mesure que la datation s’améliore ; la référence physique reste donc normalement fixe même quand son âge numérique est recalibré ; exceptionnellement, l’ICS peut réviser ou remplacer un GSSP selon sa procédure formelle. C’est le point de repère de la géologie.

Cinq d’entre eux :

• L’Édiacarien, dont la base est définie à Enorama Creek, dans les Flinders Ranges, en Australie-Méridionale, ratifiée le 12 mars 2004. Son clou d’or se trouve à la base d’un « carbonate de couverture » caractéristique (la formation de Nuccaleena), déposé directement sur les débris d’une glaciation globale. C’est la première nouvelle période ratifiée à l’échelle internationale depuis plus de 120 ans.
• Le Cambrien, dont la base est définie à Fortune Head, à Terre-Neuve, où la limite est tracée sur un ichnofossile plutôt que sur un fossile corporel : Treptichnus pedum, le terrier d’un animal que personne n’a jamais vu, dont les terriers ramifiés complexes fournissent un marqueur corrélable proche de la diversification précoce des comportements de type bilatérien.
• La limite Crétacé–Paléogène, définie à El Kef, en Tunisie, à la base de l’argile de la limite à El Kef ; l’anomalie en iridium qui lui est associée est l’un des principaux signaux utilisés pour corréler la limite à l’échelle mondiale.
• L’Holocène, notre propre époque, dont la base est définie non pas dans la roche, mais dans la glace : une profondeur précise (1 492,45 m) dans la carotte de glace NGRIP du Groenland, datée de 11 700 ans avant l’an 2000.
• Le Meghalayen, l’âge dans lequel nous vivons actuellement, défini dans une stalagmite de la Mawmluh Cave, dans le nord-est de l’Inde, qui marque une sécheresse d’environ 200 ans, enregistrée sur plusieurs continents, survenue il y a environ 4 250 ans.

Tout n’a pas son clou d’or. La plupart des limites du Précambrien sont des GSSA, Global Standard Stratigraphic Ages (âges stratigraphiques standard mondiaux), définis par des dates rondes plutôt que par des points physiques. Une grande partie du Précambrien est dépourvue des assemblages fossiles abondants, à évolution rapide et largement répartis qui rendent possible la biostratigraphie à haute résolution du Phanérozoïque. Quand on ne trouve pas de marqueur naturel dans la roche, on se rabat sur un nombre. La base du Protérozoïque est fixée à 2,5 milliards d’années, un nombre rond choisi par un comité. La base de l’Archéen était fixée à un rond 4,0 milliards d’années jusqu’à ce que l’ICS la rattache à la plus ancienne roche connue, le gneiss d’Acasta, à 4 031 ± 3 millions d’années, et, en 2022, a ratifié un GSSA hadéen à 4 567,30 ± 0,16 Ma, fondé sur l’âge des plus anciens solides datés du Système solaire. Pour ces tout premiers intervalles, l’ICS a au contraire adopté des âges de référence chronométriques liés à des roches terrestres exceptionnellement anciennes ou à de la matière du Système solaire.

Le tour de l’échelle, du bas vers le haut

Remontons maintenant l’ensemble, du plus ancien au plus récent, avec les dates de la charte ICS actuelle, ce qui définit chaque base, les événements qui comptent et l’origine de chaque nom. Une seconde échelle court en parallèle : les 4,54 milliards d’années comprimés en une seule année civile (le calcul figure à la fin).

Hadéen (de 4,567 à 4,031 milliards d’années avant aujourd’hui)

L’Hadéen tient son nom d’Hadès, et il l’a bien mérité. C’est l’éon de la formation : une planète qui s’assemble à partir du disque protoplanétaire, qui connaît la différenciation, des épisodes d’océan de magma et de grands impacts, et la collision avec un corps de la taille de Mars qui a projeté les débris dont est née la Lune. Il n’y a pas de roches hadéennes dignes de ce nom, seulement ces tenaces zircons des Jack Hills, conservés dans des roches plus jeunes, qui murmurent que de l’eau liquide et une croûte solide existaient étonnamment tôt. Sur ce calendrier annuel, l’Hadéen s’étend jusqu’au 10 février environ. La Terre passe les six premières semaines de son année en fusion, bombardée, et n’acquiert que lentement une croûte.

Archéen (de 4,031 à 2,5 milliards d’années avant aujourd’hui)

L’Archéen nous donne la première croûte stable, les premiers océans et certains des plus anciens indices de vie largement acceptés. Il y a environ 3,5 milliards d’années, les mers peu profondes abritaient des stromatolites : des monticules stratifiés édifiés par des tapis de microbes photosynthétiques. Ils comptent parmi les plus anciens indices de vie sur Terre largement acceptés, et des versions vivantes y poussent encore aujourd’hui dans des endroits comme la baie Shark, en Australie-Occidentale. À ce stade, la vie est unicellulaire et l’air est irrespirable, pratiquement sans oxygène libre.

La croûte archéenne conserve aussi les plus anciennes cicatrices de la planète. Les articles de Geoscopy sur la structure d’impact ancienne du Pilbara et sur le gigantesque événement de Vredefort montrent à quel point une grande partie des archives primitives est écrite dans la roche fracassée. Sur le calendrier, de la mi-février à la mi-juin (le cap des 2,5 milliards d’années tombe le 13 juin). La vie apparaît fin mars ; pendant des mois, les seuls habitants de l’année sont des microbes.

Protérozoïque (de 2,5 milliards à 538,8 millions d’années avant aujourd’hui)

Le Protérozoïque est le plus long des éons, et trois de ses événements ont remodelé la planète. D’abord, la Grande Oxydation, il y a environ 2,4 à 2,3 milliards d’années : les cyanobactéries fabriquaient de l’oxygène depuis un certain temps, mais il s’est alors mis à s’accumuler dans l’atmosphère pour la première fois. Pour la plupart des formes de vie existantes, l’oxygène était un poison ; la Grande Oxydation fut probablement la première grande extinction, invisible parce qu’elle a tué des êtres trop petits pour bien se fossiliser. Sa signature est inscrite dans les roches sous la forme de formations de fer rubanées, spectaculaires dépôts rayés d’oxyde de fer, précipités lorsque l’oxygène nouvellement disponible a fait rouiller le fer dissous dans les océans anciens.

Ensuite, les glaciations de la Terre boule de neige du Cryogénien, il y a environ 720 à 635 millions d’années, lorsque la glace a peut-être atteint l’équateur et s’étendait aux basses latitudes, voire jusqu’à proximité de l’équateur ; le degré exact de couverture de l’océan mondial par la banquise reste débattu. Geoscopy présente les preuves de ces glaciations mondiales et du retour des formations de fer rubanées qui les ont accompagnées dans ses articles consacrés à la Terre boule de neige et aux formations de fer rubanées. Enfin, au crépuscule de l’éon, le biote édiacarien, les premiers assemblages répandus d’organismes grands, complexes et à corps mou, d’étranges frondes et disques comme Dickinsonia, vivant sur le fond marin en grande partie avant l’existence de squelettes ou de prédateurs (les premiers tubes minéralisés, et les premières perforations qui les percent, n’apparaissent qu’à la toute fin de l’Édiacarien).

Sur l’année calendaire, le Protérozoïque s’étend du 13 juin au 18 novembre. L’oxygène commence à s’accumuler vers le solstice, le 21 juin ; les glaciations de la Terre boule de neige s’installent début novembre ; dans la dernière semaine avant l’explosion. Tout ce qui précède, 88 % de l’histoire de la Terre, constitue le Précambrien, un fourre-tout informel désignant les trois éons antérieurs au Cambrien. Le « Précambrien » est un terme collectif informel pour l’Hadéen, l’Archéen et le Protérozoïque plutôt qu’un éon formel à part entière.

Ère Paléozoïque : le Cambrien (de 538,8 à 486,85 millions d’années avant aujourd’hui)

L’éon Phanérozoïque, la « vie visible », commence avec la radiation cambrienne. L’explosion cambrienne est l’apparition, géologiquement soudaine, sur quelques dizaines de millions d’années, de nombreuses grandes lignées animales devenues bien visibles dans le registre fossile, accompagnée d’une expansion rapide des formes squelettisées et de la complexité écologique : arthropodes, mollusques, premiers cordés, animaux dotés d’yeux, de membres, d’un tube digestif et d’une armure. La base du Cambrien, et donc de tout le Phanérozoïque, est ce terrier de Treptichnus pedum à Fortune Head. La vitrine, ce sont les schistes de Burgess de Colombie-Britannique, où des corps mous ont été fossilisés dans un détail exquis il y a environ 508 millions d’années : le prédateur d’un demi-mètre Anomalocaris, Opabinia aux cinq yeux, Hallucigenia hérissée de piquants, et Marrella, le « crabe de dentelle » qui ne rentre dans aucun groupe d’arthropodes actuel.

Le Cambrien nous donne aussi les trilobites, ces arthropodes emblématiques qui trottinent à travers tout le Paléozoïque. Sur le calendrier, le Cambrien commence vers le 18 novembre. Tout ce que vous associez à « l’âge des animaux » est entassé dans les six dernières semaines de l’année.

Ordovicien (de 486,85 à 443,1 millions d’années avant aujourd’hui)

La période de compromis de Lapworth, l’Ordovicien, a vu la vie se diversifier énormément dans la mer et les premiers pas hésitants des plantes sur la terre ferme. Elle s’est terminée en catastrophe : l’extinction de masse de la fin de l’Ordovicien, qui a éliminé environ la moitié de tous les genres marins et près de 85 % des espèces marines lorsque la planète a plongé dans une glaciation brutale, ce qui en fait la deuxième plus importante des « cinq grandes » extinctions. C’est aussi la période liée à l’hypothèse intrigante selon laquelle la Terre aurait brièvement possédé un système d’anneaux, exposée dans les articles de Geoscopy consacrés à cette idée.

Silurien (de 443,1 à 419,6 millions d’années avant aujourd’hui)

La période de Murchison est brève mais charnière : la vie s’est solidement établie sur la terre ferme. Les premières plantes vasculaires se sont répandues sur les continents, et les premiers animaux terrestres indiscutables, des arthropodes, ont suivi. Les récifs coralliens ont prospéré dans les mers chaudes et peu profondes. Le Silurien est l’intervalle calme et verdoyant entre deux voisins plus spectaculaires.

Dévonien (de 419,6 à 358,9 millions d’années avant aujourd’hui)

Appelez-le l’âge des poissons. Les mers dévoniennes grouillaient de géants cuirassés comme Dunkleosteus, et c’est là que des poissons à nageoires charnues ont commencé à se hisser sur la terre ferme, la lignée qui mène, finalement, jusqu’à nous, avec Tiktaalik comme célèbre forme intermédiaire. Sur terre sont apparues les premières vraies forêts, et avec elles les premiers sols profonds, tenus par les racines. La période s’est achevée avec l’extinction du Dévonien supérieur, une série d’à-coups étalée sur une longue durée qui a frappé particulièrement durement les écosystèmes récifaux.

Carbonifère (de 358,9 à 298,9 millions d’années avant aujourd’hui)

Le Carbonifère doit son nom à ses vastes strates houillères, et ses zones humides tropicales ont produit bon nombre des grandes veines de charbon exploitées plus tard en Europe et en Amérique du Nord. De vastes forêts marécageuses de lycopodes géants et de fougères dont les restes enfouis sont devenus les veines de charbon qui ont plus tard alimenté la révolution industrielle. L’oxygène atmosphérique est monté à peut-être 35 %, bien au-dessus des 21 % actuels, et dans cet air riche en oxygène les arthropodes sont devenus monstrueux : Meganeura, semblable à une libellule, avec une envergure proche de 70 centimètres, et des mille-pattes de plus de deux mètres de long. Le Carbonifère est la seule période que l’ICS scinde formellement en deux : le Mississippien et le Pennsylvanien, des noms nés comme unités nord-américaines et qui figurent aujourd’hui sur la charte internationale en tant que sous-périodes.

Permien (de 298,9 à 251,9 millions d’années avant aujourd’hui)

Les continents ont fusionné en un unique supercontinent, la Pangée, et le Paléozoïque s’est achevé dans la pire catastrophe qu’ait jamais affrontée la vie : l’extinction de la fin du Permien, « la Grande Mort », il y a 251,9 millions d’années. Provoquée par les vastes éruptions volcaniques des trapps de Sibérie, dont les émissions de gaz à effet de serre ont entraîné un réchauffement rapide et contribué à l’acidification des océans et à une désoxygénation généralisée, elle a tué, selon les termes d’un rapport de MIT News de 2015 sur les trapps de Sibérie, « plus de 96 % des espèces marines et 70 % des espèces terrestres » (des décomptes plus récents situent la perte d’espèces marines plus près de 80 %). La vie a failli s’éteindre tout à fait. Geoscopy traite de ce sujet en détail dans La Grande Mort, et de l’assemblage et de l’avenir des supercontinents dans Pangée Ultima. Cette extinction est la limite que John Phillips a tracée, à l’aveugle, en 1841 : la ligne entre le Paléozoïque et le Mésozoïque.

Ère Mésozoïque : Trias (de 251,9 à 201,4 millions d’années avant aujourd’hui)

La reprise après l’extinction de la fin du Permien a été lente et inégale. Dans le monde en reconstruction du Trias, les survivants se sont diversifiés en formes nouvelles, et parmi eux sont apparus les premiers dinosaures, les premiers mammifères et les premiers reptiles volants. La période s’est terminée par une autre extinction de masse, la quatrième des « cinq grandes », qui a libéré de l’espace écologique et laissé les dinosaures prendre le dessus.

Jurassique (de 201,4 à 143,1 millions d’années avant aujourd’hui)

L’âge des dinosaures géants proprement dit. Les sauropodes à long cou, les plus grands animaux à avoir jamais marché sur la Terre, broutaient des forêts de conifères et de cycadales ; les premiers oiseaux, comme Archaeopteryx, ont pris leur envol. Nommé d’après le massif du Jura, le Jurassique est chaud, verdoyant et dominé par les reptiles sur terre, dans la mer et dans le ciel.

Crétacé (de 143,1 à 66,0 millions d’années avant aujourd’hui, et dont la base attend toujours son clou d’or)

La plus longue période du Mésozoïque, le Crétacé a vu apparaître et se répandre les plantes à fleurs, qui ont remodelé les écosystèmes terrestres. Et puis, il y a 66 millions d’années, il s’est achevé sur la limite la plus célèbre de toute la géologie. Un astéroïde d’une dizaine de kilomètres de large a frappé ce qui est aujourd’hui la péninsule du Yucatán, creusant le cratère de Chicxulub, désormais enfoui, et projetant dans l’atmosphère assez de débris pour obscurcir la planète. Environ les trois quarts des espèces ont disparu, dont tous les dinosaures non aviens. Les preuves : cette couche d’argile riche en iridium, présente dans le monde entier et définie à El Kef, et, sur le site de Tanis, dans le Dakota du Nord, des débris des premières heures de l’impact qui semblent avoir été préservés. Geoscopy traite aussi d’un impact plus petit et plus tardif dans le cratère de Silverpit, en mer du Nord. Sur l’année calendaire, les dinosaures meurent vers le 26 décembre.

Ère Cénozoïque : Paléogène (de 66 à 23,04 millions d’années avant aujourd’hui)

L’extinction K–Pg a ouvert des niches écologiques sur terre et dans les océans, et les mammifères se sont rapidement diversifiés au Paléogène ; l’âge des mammifères avait commencé. Le Paléogène (époques du Paléocène, de l’Éocène et de l’Oligocène) a vu les mammifères passer du statut de petits survivants à celui d’ancêtres des baleines, des chevaux, des primates et du reste. Les climats étaient chauds au début, puis se sont refroidis jusqu’aux premières glaces de l’Antarctique.

Néogène (de 23,04 à 2,58 millions d’années avant aujourd’hui)

Les prairies se sont étendues ; les mammifères brouteurs et nos propres ancêtres simiens se sont diversifiés. Vers la fin du Néogène est survenu l’un des événements les plus étranges de l’archive géologique : la crise de salinité du Messinien, entre 5,96 et 5,33 millions d’années, lorsque la Méditerranée a été coupée de l’Atlantique et a failli s’assécher complètement, laissant sur son fond des couches de sel et de gypse épaisses d’un kilomètre. Geoscopy en raconte toute l’histoire dans son récit de la disparition de la Méditerranée.

Quaternaire (de 2,58 millions d’années avant aujourd’hui à nos jours)

Notre période. Le Quaternaire est l’âge des glaciations, des avancées et reculs répétés des grandes calottes glaciaires de l’hémisphère Nord, et des humains. Sa première époque, le Pléistocène, est le célèbre âge glaciaire des mammouths et des Néandertaliens ; le niveau des mers a monté et baissé de plus de cent mètres, découvrant puis noyant des ponts terrestres comme le Doggerland sous ce qui est aujourd’hui la mer du Nord. Les inversions et excursions magnétiques de cet intervalle, dont l’événement de Laschamp, sont enregistrées dans les roches et les glaces du Quaternaire.

L’Holocène, l’époque actuelle, a commencé il y a 11 700 ans lorsque la dernière glaciation a relâché son étreinte, et c’est l’époque de la civilisation humaine, de l’agriculture et des villes. En 2018, l’ICS l’a formellement subdivisé en trois âges : le Groenlandien (de 11 700 à 8 200 ans avant aujourd’hui), le Northgrippien (de 8 200 à 4 200 ans avant aujourd’hui) et le Meghalayen (de 4 200 ans avant aujourd’hui à nos jours). Nous vivons dans le Meghalayen. Sur l’année calendaire, notre espèce apparaît vers 11 h 25 du soir le 31 décembre, et toute l’histoire humaine consignée, chaque pyramide, chaque empire et chaque équation, occupe les 35 dernières secondes avant minuit.

Pourquoi l’échelle est si déséquilibrée, et les noms un tel fouillis

Regardez à nouveau la charte. Le Précambrien (Hadéen, Archéen et Protérozoïque réunis) représente près de 88 % de l’histoire de la Terre, et sur la plupart des chartes il n’obtient qu’une mince bande en bas. Le Phanérozoïque, simple 12 % du temps, est subdivisé en dizaines de périodes, d’époques et d’âges finement tracés. Pourquoi cette distorsion ?

La réponse tient aux fossiles. La résolution chronologique vient du changement biologique, et les fossiles abondants, à coquille dure et à évolution rapide n’existent qu’à partir du Cambrien. Au Phanérozoïque, les faunes se renouvellent assez vite pour découper le temps en fines tranches et corréler les roches dans le monde entier. Au Précambrien, avec presque rien d’autre que des microbes pendant trois milliards d’années, il n’y a tout simplement rien pour le subdiviser, d’où les GSSA aux dates rondes et les vastes étendues peu étiquetées. La distorsion suit les données.

Les noms sont un fouillis pour une tout autre raison : l’histoire. L’échelle a été assemblée morceau par morceau pendant deux siècles par des géologues rivaux qui ont nommé les choses d’après des tribus galloises (Ordovicien, Silurien), des comtés anglais, des provinces russes (Permien) et des types de roches (Crétacé, du mot latin pour la craie ; Carbonifère, « qui contient du charbon »). Elle s’est constituée par accrétion au fil de deux siècles.

Deux changements de nom comptent. D’abord, le « Tertiaire » a été retiré. Durant la plus grande partie de l’histoire de l’échelle, le Cénozoïque était divisé en Tertiaire et Quaternaire ; l’ICS a remplacé le « Tertiaire » par le couple plus net Paléogène et Néogène, pour s’aligner sur le reste de la charte. Ensuite, et de façon plus spectaculaire, le Quaternaire a failli être aboli dans l’opération, absorbé par le Néogène, avant un tollé de la part des géologues qui étudient les glaciations et les origines de l’humanité. Ils ont fait valoir que le Quaternaire marque un intervalle authentique et distinctif, et le 29 juin 2009, l’IUGS l’a formellement rétabli comme période à part entière, avec sa base fixée à 2,58 millions d’années avant aujourd’hui. Le Cénozoïque en trois périodes, aujourd’hui familier (Paléogène, Néogène, Quaternaire), ne date que de cette décision de 2009.

L’Anthropocène : le dossier, le vote, et pourquoi nous vivons toujours dans l’Holocène

Vous avez presque certainement entendu dire que nous vivons dans l’« Anthropocène », l’âge de l’impact humain. Dans l’usage courant, oui. Sur la charte officielle, non, et le vote qui a tranché la question est le plus récent chapitre de l’histoire de l’échelle.

Le terme a été popularisé vers 2000 par Paul Crutzen et Eugene Stoermer. En 2009, l’ICS a créé un Groupe de travail sur l’Anthropocène chargé de vérifier si l’impact humain avait laissé dans la roche un signal assez net pour définir une nouvelle époque. Au bout de quinze ans, le groupe a proposé une date de début dans les années 1950, la « Grande Accélération », avec un clou d’or dans les sédiments du lac Crawford, au Canada, marqué par les retombées de plutonium des essais nucléaires, les cendres volantes et les microplastiques.

La Sous-commission de stratigraphie du Quaternaire (SQS), dont les 18 membres devaient réunir une supermajorité de 60 % pour approuver une proposition, a voté au cours du mois précédent, et le résultat a été publié le 4 mars 2024. La proposition a été rejetée par 12 voix contre (66 %), 4 pour et 2 abstentions. La décision a été confirmée par l’ICS et officiellement ratifiée par l’IUGS le 20 mars 2024. Les objections étaient en grande partie d’ordre stratigraphique : de nombreux géologues estimaient que comprimer une époque en soixante-dix ans seulement, soit tout juste une vie humaine, face à des périodes qui se mesurent en dizaines de millions d’années, faisait un mauvais usage des rouages de l’échelle des temps, et qu’une limite proposée dans les années 1950 ignorait la transformation de la planète par les humains, bien plus ancienne et plus profonde, par l’agriculture et le défrichement.

Officiellement, donc, nous vivons toujours dans l’Holocène, dans l’âge Meghalayen. Ce rejet ne niait pas que les humains remodèlent la Terre ; la déclaration de l’IUGS elle-même s’attend à ce que le terme reste en usage, et de nombreux géologues préfèrent traiter l’Anthropocène comme un événement en cours, à l’image de la Grande Oxydation, plutôt que comme une unité délimitée. Le signal est dans les sédiments. Ce que le comité a refusé, c’est le clou.

L’échelle des temps, un outil de travail

L’échelle des temps est l’outil de corrélation le plus utile des sciences de la Terre. Parce que les fossiles apparaissent dans le même ordre partout, un géologue peut ramasser une roche au Texas, en identifier les fossiles ou dater le lit de cendres associé, et savoir précisément quelle couche chercher au Nigeria ou en Chine. C’est ainsi que les géologues du pétrole et des mines trouvent ce qu’ils cherchent : le pétrole, le charbon et les gisements de minerai se forment durant des intervalles de temps précis, et c’est en corrélant des strates d’un continent à l’autre que l’on prédit où ils se trouvent. Un géologue pétrolier capable de dire « il s’agit d’une roche mère du Jurassique supérieur » fait une prédiction à plusieurs millions de dollars qui repose entièrement sur l’échelle des temps. Le guide d’identification des roches de Geoscopy est le point de départ pratique pour apprendre à lire vous-même ces couches.

L’idée voyage aussi au-delà de la Terre. La Lune a sa propre échelle des temps géologiques, les périodes pré-nectarienne, nectarienne, imbrienne, ératosthénienne et copernicienne, construite non pas à partir de fossiles, dont elle est dépourvue, mais à partir des cratères d’impact et des nappes de débris qu’ils projettent. Mars en possède une aussi. Là où il n’y a pas de fossiles, les géologues datent les surfaces en comptant les cratères, mais le principe est identique : utiliser l’archive physique pour mettre les événements dans l’ordre, puis y accrocher des chiffres.

L’horloge, calculée en bonne et due forme

Voyons maintenant l’année calendaire, calculée à partir de zéro. L’hypothèse est simple : comprimer 4,54 milliards d’années en 365,25 jours.

En divisant, un jour équivaut à 4,54 milliards ÷ 365,25 = environ 12,43 millions d’années. À partir de là : une heure ≈ 518 000 ans ; une minute ≈ 8 600 ans ; une seconde ≈ 144 ans. Plaçons maintenant les repères, chacun calculé comme un temps avant le présent converti en jours et décompté à rebours à partir de minuit le 31 décembre :

• Formation de la Terre : 1er janvier, 0 h 00.
• Première vie (stromatolites, ~3,5 Ga) : 3 500 ÷ 12,43 = 282 jours avant la fin de l’année → fin mars.
• Grande Oxydation (~2,4 Ga) : 193 jours avant la fin de l’année → vers le 21 juin. L’air ne commence à devenir respirable qu’en plein été.
• Explosion cambrienne (538,8 Ma) : 538,8 ÷ 12,43 = 43,3 jours avant la fin de l’année → vers le 18 novembre. Les animaux complexes attendent les six dernières semaines de l’année.
• Mort des dinosaures non aviens (66 Ma) : 66 ÷ 12,43 = 5,3 jours avant la fin de l’année → vers le 26 décembre.
• Apparition d’Homo sapiens (~300 ka) : 300 000 ÷ 144 ≈ 2 080 secondes ≈ 35 minutes avant minuit → environ 11 h 25 du soir le 31 décembre.
• Toute l’histoire consignée (~5 000 ans) : 5 000 ÷ 144 ≈ 35 secondes avant minuit.

Refaites le même exercice sur une horloge de 24 heures, et c’est plus saisissant encore. Notre espèce, avec 300 000 ans sur 4,54 milliards, apparaît à un peu moins de 6 secondes avant minuit. Tous les humains qui ont jamais vécu, chaque mot jamais écrit, tiennent dans le dernier clin d’œil de la journée géologique.

Placez-vous aujourd’hui à Siccar Point et vous pourrez poser la main à plat sur la discordance de Hutton, une paume sur la roche silurienne, l’autre sur la roche dévonienne, avec des dizaines de millions d’années de temps disparu qui filent entre vos doigts. Toute l’échelle des temps géologiques est la version datée, dotée de clous d’or, de ce simple contact.

Questions fréquentes

Quels sont les quatre éons du temps géologique ?

Du plus ancien au plus récent, les quatre éons sont l’Hadéen (de 4,567 à 4,031 milliards d’années avant aujourd’hui), l’Archéen (de 4,031 à 2,5 milliards d’années avant aujourd’hui), le Protérozoïque (de 2,5 milliards à 538,8 millions d’années avant aujourd’hui) et le Phanérozoïque (de 538,8 millions d’années avant aujourd’hui à nos jours). Les trois premiers réunis sont appelés de façon informelle le Précambrien, qui couvre environ 88 % de l’histoire de la Terre.

Dans quelle ère, quelle période et quelle époque sommes-nous actuellement ?

Nous vivons dans l’éon Phanérozoïque, l’ère Cénozoïque, la période Quaternaire, l’époque Holocène et, depuis une décision de l’ICS de 2018, l’âge Meghalayen. Malgré l’usage populaire, l’Anthropocène n’est pas une époque officielle ; un vote de 2024 nous a maintenus formellement dans l’Holocène.

Comment l’échelle des temps géologiques est-elle divisée ?

C’est une hiérarchie emboîtée : les éons contiennent des ères, les ères des périodes, les périodes des époques, et les époques des âges. Chaque unité a un jumeau « de roche » (système, série, étage) pour les strates physiques. La Commission internationale de stratigraphie tient à jour les divisions et publie la charte officielle.

Pourquoi le Précambrien est-il si long ?

Le Précambrien s’étend sur près de quatre milliards d’années parce que la vie y est restée simple et microscopique pendant la majeure partie de cette durée. La résolution chronologique vient des fossiles, et les fossiles abondants à coquille dure n’apparaissent qu’à partir du Cambrien ; il y a donc peu de changements biologiques pour subdiviser les éons antérieurs, d’où leurs vastes étendues peu étiquetées.

Comment les géologues savent-ils quel âge a une roche ?

Deux méthodes principales. La datation relative utilise la superposition (les couches inférieures sont plus anciennes) et les fossiles stratigraphiques pour ordonner les roches. La datation absolue utilise la radioactivité : des atomes instables se désintègrent en atomes stables à une vitesse fixe, si bien que la mesure des atomes pères et fils dans un minéral comme le zircon donne un âge numérique. Les datations uranium-plomb et argon-argon sont les techniques de référence.

Comment savons-nous que la Terre a 4,54 milliards d’années ?

Clair Patterson a mesuré les isotopes du plomb de la météorite de Canyon Diablo en 1956 et a calculé 4,55 milliards d’années, à environ 70 millions d’années près. Les météorites se sont formées en même temps que les planètes ; elles datent donc l’ensemble du Système solaire. Des décennies de mesures supplémentaires ont affiné ce chiffre à 4,54 milliards d’années.

Qu’est-ce qu’un clou d’or ?

Un clou d’or, formellement un point stratotypique mondial (Global Boundary Stratotype Section and Point, GSSP), est un point physique unique dans un affleurement rocheux précis qui définit une limite de temps par accord international. La limite, c’est la roche, pas une date ; la date peut donc être révisée sans déplacer la définition. Parmi les exemples figurent Fortune Head (base du Cambrien) et El Kef (la limite Crétacé–Paléogène).

Qu’est-ce que l’explosion cambrienne ?

L’explosion cambrienne est l’apparition, géologiquement rapide et débutant il y a environ 538,8 millions d’années, de presque tous les grands plans d’organisation animaux : arthropodes, mollusques, cordés et autres. Les schistes de Burgess du Canada conservent cette poussée de vie avec un détail extraordinaire des corps mous, dont le prédateur Anomalocaris.

L’Anthropocène est-il une époque officielle ?

Non. Lors d’un vote clos le 4 mars 2024, la Sous-commission de stratigraphie du Quaternaire a rejeté la formalisation de l’Anthropocène par 12 voix contre 4 (avec 2 abstentions), et l’IUGS a confirmé la décision le 20 mars 2024. Nous restons officiellement dans l’Holocène. Les géologues traitent de plus en plus l’« Anthropocène » comme un événement en cours plutôt que comme une unité formelle de l’échelle des temps.

Quelle est la différence entre « geologic time scale » et « geological time scale » ?

Il n’y a aucune différence scientifique. « Geologic time scale » est la graphie américaine la plus courante et « geological time scale » la forme britannique standard. Les deux désignent le même cadre d’éons, d’ères, de périodes et d’époques tenu à jour par l’ICS.

Tableau récapitulatif : éons, ères et périodes avec les dates de l’ICS

Éon	Ère	Période	Début (en Ma, sauf indication contraire)	Événement marquant / base
Phanérozoïque	Cénozoïque	Quaternaire	2,58	Début des glaciations de l’hémisphère Nord
Phanérozoïque	Cénozoïque	Néogène	23,04	Extension des prairies ; crise de salinité du Messinien en fin de période
Phanérozoïque	Cénozoïque	Paléogène	66,0	Base à la couche d’iridium K–Pg (El Kef, Tunisie)
Phanérozoïque	Mésozoïque	Crétacé	~143,1	Se termine avec l’impact de Chicxulub, 66 Ma
Phanérozoïque	Mésozoïque	Jurassique	201,4	Âge des dinosaures géants ; premiers oiseaux
Phanérozoïque	Mésozoïque	Trias	251,9	Reprise après la Grande Mort ; premiers dinosaures
Phanérozoïque	Paléozoïque	Permien	298,9	Pangée ; se termine par l’extinction de la fin du Permien, 251,9 Ma
Phanérozoïque	Paléozoïque	Carbonifère	358,86	Forêts houillères ; ~35 % d’oxygène ; insectes géants
Phanérozoïque	Paléozoïque	Dévonien	419,6	Âge des poissons ; premières forêts
Phanérozoïque	Paléozoïque	Silurien	443,1	La vie colonise la terre ferme
Phanérozoïque	Paléozoïque	Ordovicien	486,85	Se termine par la deuxième plus grande extinction de masse
Phanérozoïque	Paléozoïque	Cambrien	538,8	Base sur Treptichnus pedum (Fortune Head) ; explosion cambrienne
Protérozoïque	—	(de l’Édiacarien au Sidérien)	2 500	Grande Oxydation ; Terre boule de neige ; biote édiacarien
Archéen	—	—	4 031	Première croûte, premiers océans et première vie (stromatolites)
Hadéen	—	—	~4 567	Formation de la planète ; impact à l’origine de la Lune