Lors de la formation de la terre, il y a 4.5 milliards d’années, l’eau en est absente, sans doute à cause de la température qui avoisine 2 000° C. Ce n’est qu’après un refroidissement suffisant de la terre, achevé vers – 4 milliards d’années, que l’eau, née de la combinaison de l’oxygène et de l’hydrogène, va se condenser.

A cette époque se produit un dégazage de la terre, résultant de sa formation et conduisant à la création d’une atmosphère primitive dans laquelle la vapeur d’eau constitue l’un des éléments majeurs. Elle est en outre associée au gaz carbonique et à d’autres gaz dont la nature très réductrice n’est alors pas propice à l’essor de la vie. Le refroidissement de la terre se poursuivant, l’eau se condensa en quantités de plus en plus importantes.

L’océan primitif

La théorie retenue sur la naissance de l’hydrosphère (ou ensemble des masses d’eau terrestres) admet que toute la quantité d’eau présente actuellement sur terre s’est formée à cette époque. Cette idée a conduit à la notion de cycle de l’eau, puisqu’il ne s’en formerait plus guère aujourd’hui que dans les sources hydrothermales sous-marines mais en faible quantité.

On admet que l’eau évaporée se condense dans l’atmosphère pour ensuite retomber sous forme de précipitations (cycle de l’eau). Mais la géographie de la terre, peu après son origine, ne comportait-elle qu’un immense océan la recouvrant en partie ? Celui-ci n’aurait-il pas laissé des traces encore visibles de nos jours ? Les actuels océans sont plus récents, et la seule Panthalassa qui les a précédées, dont la masse d’eau ne représentait vraisemblablement qu’une partie de l’eau terrestre, ne peut donc rendre compte à elle seule de toutes les eaux océaniques actuelles.

Les fossiles se trouvent rarement conservés avec les substances organiques d'origine ; ils ont presque toujours été transformés chimiquement. Seule subsiste alors leur forme.

Les conditions de fossilisation :

Pour qu'un organisme ait pu se fossiliser, il a tout d'abord fallu qu'il soit recouvert par une couche protectrice de sédiment (vase, sable, limon) sitôt après sa mort, afin que ses restes ne soient ni dispersés ni dégradés il a fallu ensuite qu'il se trouve minéralisé, c'est-à-dire que sa matière organique ait pu se transformer en composés chimiques stables, ou s'est trouvée remplacée, molécule par molécule, par des substances indissolubles et chimiquement stables.

De véritables trésors minéralisés :

On trouve ainsi des tiges de végétaux, même très anciennes, conservées en lignites carbonifiées , des organes mous d'invertébrés fossilisés avec leurs différentes structures et des os de vertébrés restés en phosphate de chaux, leur substance d'origine.

Il ne reste le plus souvent que des empreintes :

Dans la plupart des cas, les organismes ont été entièrement décomposés ou dissous dans le sédiment. Il ne subsiste plus alors, dans la roche, que les vides laissés par l'empreinte de leurs corps.

Mais bien souvent, l'évidement laissé dans celle-ci a été rempli par d'autres substances qui, en s'y infiltrant et en cristallisant ont restitué le volume. Il y a alors substitution de matière.

D'où vient le mot fossile :

Du latin fossilis qui veut dire tiré du sol, mais il n'est pas nécessaire qu'un organisme ait été enfoui pour devenir fossile : on nomme aussi fossiles , des espèces qui ont cessé d'exister relativement récemment, telles que l'auroch, ancêtre direct du bœuf domestique et dont les derniers représentants se sont éteints il y a seulement quatre siècles.

Le terme fossile sert à désigner toutes les traces de vie qui proviennent des périodes géologiques, et qui se trouvent donc généralement enfouies dans les roches sédimentaires.

Des coquilles ou des squelettes :

Il peut s'agir de restes d'organismes eux-mêmes, aussi bien végétaux qu'animaux ou humains , tels que des empreintes de feuilles, des coquillages, des coquilles ou carapaces d'invertébrés, des squelettes de vertébrés.

Des traces ou des substances :

Mais il peut s'agir aussi des traces d'activité qui leur sont liées, telles que des résidus de matières organiques, des pistes ou empreintes de pas laissées par des animaux, des terriers, des déjections d'animaux, des emplacements se ponte, des restes d'industries préhistoriques.

Les charbons, bitumes et pétroles, qui sont dus à des accumulations de végétaux et de micro-organismes, méritent donc bien le nom de substances fossiles.

Les noms donnés aux étages géologiques qui découpent en tranches successives la durée des temps fossilifères, dérivent généralement de noms de lieux : ainsi le Lutétien, étage du Paléogène, tire son nom des sédiments marins qui constituent le sous-sol de Paris (autrefois Lutetia) ; de même le Stampien, autre étage du paléogène, vient des sédiments sableux qui recouvrent la région d’Etampes au sud de Paris.

Dès le début du 19° siècle, géologues et paléontologues ont éprouvé le besoin d’établir une échelle stratigraphique des temps fossilifères qui soit aussi précise que possible. Ils ont donc recherché quels étaient les gisements sédimentaires qui permettraient le mieux de définir des tranches successives de temps (les étages géologiques), basées sur la succession des faunes marines.

Des sites de référence au plan international

Chacun des étages des temps fossilifères doit, pour pouvoir satisfaire aux besoins de la confrontation scientifique, reposer sur un site permettant en principe d’observer la totalité de déposés entre la fin de l’étage précédent et le début du suivant ; ainsi, par exemple, la région de Namur, en Belgique, permet d’observer l’essentiel de la série des dépôts marins qui se sont succédé entre le Viséen et le Wesphalien. C’est la raison pour laquelle que l’on a donnée à cet étage du milieu du carbonifère le nom de Namurien.

Pour comprendre l’histoire de la terre, il faut être en mesure d’établir une chronologie des événements qui s’y sont déroulés. Or ces événements ont été enregistrés par les couches géologiques, qui constituent les archives de notre planète, il est donc essentiel de dater ces couches, c’est-à-dire de déterminer leur âge.

Les datations sont soit relatives permettant d’établir qu’une couche est plus ancienne ou plus récente qu’une autre, soit absolues, donnant alors à chaque couche son âge en milliers ou en milliards d’années.

Les datations relatives

Elles sont surtout fondées sur le principe de superposition des couches. Les bassins sédimentaires sont constitués d’un empilement de couches déposés par des mers successives. La couche la plus ancienne se situe à la base de cet empilement, et la plus récente, à son sommet ; c’est ce qui permet leur datation relative. Or chaque couche géologique contient divers marqueurs stratigraphiques, des fossiles caractéristiques en particulier. La présence des mêmes fossiles dans des couches de régions différentes indique que ces couches sont de même ancienneté ; sur la base de telles corrélations, il devient possible d’établir l’ordre de succession de toutes les couches géologiques du globe.

Les datations absolues

Elles utilisent les propriétés de la radioactivité. Élaborées récemment, ces méthodes complètent celles de datation relative. Certains minéraux des roches contiennent des éléments radioactifs, dont les atomes se désintègrent au cours du temps en donnant naissance à d’autres éléments. Or, le rythme de cette désintégration est constant et connu pour chaque élément radioactif. On calcule l’âge de la formation d’un tel minéral après avoir déterminé quelle est, dans ce minéral, la proportion de l’élément radioactif initial subsistante.

C'est en appliquant ces deux types de méthodes qu’il a été possible d’établir la chronologie des événements survenus sur notre planète.

Une carte géologique comme celle-ci permet de savoir où se trouvent les principaux bassins sédimentaires et quel est l’âge des dépôts qu’on y trouve.

Des bassins cernés de massifs montagneux :

Ce qui frappe au premier abord, devant une carte géologique de France, c’est le fort contraste qui s’y manifeste entre, d’une part les massifs montagneux, formés de roches magmatiques ou éruptives et de terrains paléozoïques, et d’autres part les bassins sédimentaires plus récents où affleurent les terrains mésozoïques et cénozoïques.

Le paléozoïque au sein des montagnes :

Les sédiments paléozoïques (cambriens ou permiens) n’affleurent que dans les massifs montagneux (Ardennes, Vosges, Alpes, Massif central, Pyrénées, Massif armoricain), là où les phénomènes orogéniques de surrection ont permis à l’érosion de les faire apparaître en surface, tandis qu’ailleurs ils se trouvent cachés sous des épaisseurs parfois considérables de dépôts plus récents.

Trois grands bassins sédimentaires :

Plus ou moins étroitement cernés par ces massifs montagneux, trois grands bassins sédimentaires ont pu se former : le bassin parisien (ou plutôt anglo-parisien), qui occupe tout le centre-nord du pays, le bassin rhodanien au sud-est et le bassin d’Aquitaine au sud-ouest, dans lesquels les affleurements se succèdent depuis le Trias jusqu’au tertiaire ou au quaternaire.

Dans ces bassins, les sédiments sont empilés comme des assiettes se relevant vers les bords, les plus anciens affleurant en périphérie et les plus récents se disposant en auréoles concentriques successives.

Depuis longtemps, les préhistoriens ont essayé de classer les hommes et leurs outils. Les préhistoriques sont donc divisés en plusieurs étages, reposant avant tout sur le degré d'évolution et de culture des sociétés humaines. On parlera donc de Paléolithique, de Néolithique, d'âge du cuivre, du bronze et de fer. Toutefois les limites entre ces différentes périodes sont loin d'être tranchées.