CARBONIFÈRE

CARBONIFÈRE

Compris entre le Dévonien et le Permien, le Carbonifère (terme proposé par William Daniel Conybeare en 1822 pour l’ensemble des terrains qui, en Angleterre, renferment de la houille) s’étend sur environ 100 millions d’années (Ma) si l’on y inclut le Strunien (de 360 à 350 Ma). C’est l’un des systèmes les plus importants des temps géologiques parce qu’il est marqué par des faits ayant eu de grands retentissements: l’orogenèse varisque , qui a fait surgir de grandes chaînes de montagnes en Europe et en Afrique du Nord (les mines associées à la chaîne varisque d’Europe ont grandement favorisé la civilisation avant les grandes découvertes); une épeirogenèse universelle , qui s’est produite vers le milieu de la période (épeirogenèse mésocarbonifère) et qui a eu des conséquences prolongées sur la géographie et sur la biosphère; l’épanouissement de la flore terrestre , en particulier celle des marécages, et la constitution de grandes forêts sur terrain inondé; la formation de la houille des bassins européens (Angleterre, France, Belgique, Pays-Bas, Allemagne, Sudètes, Donetz) et sibériens (Kouznetsk, Minussinsk); le développement des Insectes ailés et des Vertébrés Tétrapodes ; enfin, une vaste glaciation , qui a affecté chacun des continents gondwaniens.

1. Chronologie absolue et subdivisions

Selon que l’on y inclut ou non le Strunien, (cf. infra ), la base du Carbonifère est datée de 360 Ma (monzonite du Maine) ou de 350 Ma (échelle de A. Holmes, 1959). Les granites des Vosges et de la Forêt-Noire datent la limite entre le Tournaisien et le Viséen de 320 Ma. Ceux de l’orogenèse asturienne entre Westphalien et Stéphanien (granite du Cornwall) ont fourni un âge de 282 Ma. Enfin, les roches postautuniennes d’Oslo (260 Ma) situent vers cet âge la limite du Carbonifère et du Permien.

Dans l’ensemble laurasien, le Carbonifère se divise naturellement en deux: la partie inférieure pratiquement sans houille, et la partie supérieure à laquelle appartiennent presque toutes les mines productives. Cette dualité impliquant des faciès marins et continentaux conduit d’autre part à adopter une échelle double en ce qui concerne la partie supérieure. Dans le bassin franco-belge, la subdivision adoptée comprend le Dinantien à la partie inférieure, le Houiller à la partie supérieure. Le Dinantien comporte le Strunien (étage de passage, plutôt placé dans le Dévonien), le Tournaisien et le Viséen; le Houiller embrasse le Namurien, le Westphalien et le Stéphanien. En Amérique du Nord, la subdivision adoptée renferme le Mississippien à la partie inférieure, le Pennsylvanien à la partie supérieure; pour les géologues américains, d’ailleurs, le terme «Carbonifère» est pratiquement abandonné, le Mississippien et le Pennsylvanien constituant deux systèmes depuis 1953.

Les corrélations établies entre les deux classifications (cf. tableau) montrent que la principale différence réside dans l’existence, à la base du Houiller dans la nomenclature européenne, du Namurien, en réalité coupé en deux par l’orogenèse erzgebirgienne: sa partie inférieure, équivalente en Amérique du Nord au Chestérien supérieur, est incluse au sommet du Mississippien, tandis que sa partie supérieure constitue la base du Pennsylvanien. La classification des géologues soviétiques, fondée sur la plate-forme russe, est l’une des plus continues en ce qui concerne les deux systèmes.

La limite supérieure du Carbonifère pose d’autres problèmes. À la fin du Stéphanien et au début de l’Autunien s’est en effet produite la glaciation dite «permo-carbonifère», dont les glaciers et les inlandsis ont affecté presque exclusivement les continents gondwaniens. Il s’ensuit que l’ensemble ne mérite pas d’être coupé et qu’il faut choisir entre deux solutions: ou bien l’Autunien à Callipteris conferta , en Europe et dans les Appalaches, est un étage du Houiller et doit être inclus dans le Carbonifère, ou bien le Stéphanien et l’Autunien forment un étage de passage entre Carbonifère et Permien.

2. La vie au Carbonifère

Groupes paléontologiques

Les faunes d’Invertébrés marins ont subi des pertes à la fin du Dévonien XXI à la suite de nombreuses émersions qui ont certainement réduit la surface du plateau continental. Le Strunien montre bien le mécanisme de ces disparitions: la majeure partie des Goniatites dévoniennes, toutes les Clyménies, la plupart des Tétracoralliaires et des Stromatopores formant les biohermes du Dévonien, presque tous les Trilobites ne passent pas dans le Tournaisien.

Au Carbonifère, cependant, on assiste au premier grand développement des Foraminifères. Pendant le Mississippien, ceux-ci sont petits de taille et benthoniques (Tournayellidés, Chernyshinellidés, Palaeotextulariidés, Endothyridés, Tétrataxidés, Bisériammiridés, Ozawainellidés). Mais, dès la base du Pennsylvanien, apparaît le très important groupe des Fusulinidés, de grande taille.

Les Cnidaires offrent surtout des Rugueux, qui ne forment guère de récifs que depuis le Viséen jusqu’au Moscovien (XXIV-XXV), tandis que des formes isolées sont assez fréquentes. Nombre d’entre eux sont caractérisés par une lame columellaire axiale. Il y a également des Tabulés.

Les Bryozoaires dominants sont des Cryptostomes, les Fenestellidés, dont certains, symbiotiques avec des Algues Hélicoïdales, prennent la forme d’une vis (Archimedes ).

Les Brachiopodes comptent encore de nombreux Spiriféridés et Rhynchonellidés, mais les groupes dominants sont ceux des Chonetoïdes et des Productoïdes.

Parmi les Mollusques, les Bivalves connaissent une belle extension, avec les Aviculopectinidés, qui mènent aux Pectinidés et aux Ostréidés, et avec les Myalinidés. Au nombre de ces derniers, se rangent les souches d’une partie des Bivalves dulcicoles du Houiller. Les Goniatites, bien différentes de celles du Dévonien, sont issues des deux seules familles survivantes: les Prolécanitidés et les Cheilocératidés. Parmi elles, les Prodromitidés du Tournaisien américain offrent le premier type cératite (à lobes cloisonnaires dentelés). Des Coléoïdes (Décapodes et Dibranchiaux) sont connus au Mississippien (Eobelemnites ) et au Desmoinesien (un calmar: Jeletskya ).

Les Crustacés vont devenir assez nombreux. Il y a des Ostracodes, dont l’ensemble est assez différent de celui du Dévonien, et des Malacostracés Décapodes.

Les Échinodermes redeviennent abondants avec de nombreux Blastoïdes, de nombreux Édrioastéroïdes et la progression de Échinides.

Dans le monde végétal, il faut citer des Algues marines et d’eau douce et des Champignons Ascomycètes. Les plantes vasculaires vont subir un énorme développement. Pendant le Mississippien, on sait qu’existèrent des Bryopsides, les dernières Psilopsides, des Sphénopsides (Calamites ), des Lycopsides herbacées, comme les Lycopodes et les Selaginelles actuelles, ou arborescentes (Lépidodendrées), des Ptéropsides parmi lesquelles des Leptosporangiées et Eusporangiées (Marattiacées), ainsi que le groupe des Cœnoptéridées qui va s’éteindre. Les Préphanérogames prennent leur essor.

Au Pennsylvanien, la flore devient beaucoup plus exubérante. En Europe, il y a des Algues Xanthophycées (Botryococcus , Pila ) dans l’eau des marécages, des Mousses, des Lycopsides (Lepidodendron , Sigillaria ), des Sphénopsides, des Fougères Palaeoptéridales (Isosporées), Eusporangiées herbacées, caractérisées par des Sporophytes d’aspects divers, Osmandacées, Psaroniales (Pecopteris )), Leptosporangiales entre autres. Les Préphanérogames sont nombreuses, avec beaucoup de «Fougères à graines», telles que Alethopteris , Lyginopteris , Lonchopteris , Mariopteris , Taeniopteris et les Calliptéridacées, apparues dans la moitié supérieure de l’assise de Bruay avec Pecopteridium , enfin les Calliptéracés qui donneront l’espèce typique de l’Autunien, Callipteris conferta . Il y a des Cordaitales. Certains pollens à deux sacs (Pityosporites ) indiquent l’apparition des Conifères. On assiste à l’apparition de la flore caractérisée par les Glossoptéridales (Taeniopteris , Gigantopteris ) qui se restreindra au Gondwana.

La faune terrestre se déploie également, avec des Insectes, des Arachnides et des Vertébrés. Les Insectes sont encore peu répandus au Mississippien, alors qu’à partir du Namurien supérieur (base du Pennsylvanien), on peut déjà les répartir en provinces: il s’agit, en Europe, de Protorthoptères, de Psoques, de Paléodictyoptères, de Mixotermitoïdes, d’Homoptères, de Mécoptères, de Protanisoptères et de Blattaires, parmi lesquels se rangent déjà des Blattes à oothèques. Il existe aussi des Scorpions.

Parmi les Vertébrés, il faut surtout citer la progression des Amphibiens avec des Urodélomorphes (Adelogyrinus au Mississippien, Nasopus au Pennsylvanien XXVI) et des Rachitomes. Les Reptiles, dépourvus de branchies larvaires et dont le développement se fait dans un œuf pourvu d’annexes embryonnaires, apparus au Pennsylvanien, deviennent abondants à la fin de cette période, dont les conditions climatiques les favorisent (alors qu’elles défavorisent les Amphibiens à vie larvaire aquatique), avec des Anapsidés (dépourvus de fosses temporales), qui comptent en particulier des Cotylosauriens (Diadectes ) et des Synapsidés (à une seule fosse temporale), parmi lesquels les célèbres genres de Pélycosauriens américains, Edaphosaurus herbivore et Dimetrodon carnivore.

Paléontologie stratigraphique

On peut dire que pratiquement tous les groupes paléontologiques du Carbonifère ont été utilisés en stratigraphie. Les petits Foraminifères (échelle russe), les Polypiers (échelle anglaise), les Brachiopodes (échelle anglaise), les Goniatites et les Conodontes (échelle allemande) ont fourni les bases des zonations du Mississippien. Les végétaux, aussi bien par leur écorce et leurs frondes que par leurs spores plus largement distribuées, sont les principaux éléments de zonation du Carbonifère. Quelques coupures locales sont caractérisées par des Bivalves d’eau douce. Quant au Pennsylvanien marin, les principaux fossiles de zones sont les Fusulinidés, les Goniatites et les Brachiopodes.

Biotopes

On retrouve dans le Carbonifère marin les schistes à fossiles pyriteux riches en jeunes Goniatites et en Bivalves qui représentent sans doute des herbiers, en mer peu profonde, proche des côtes, et chaude: il n’y a pas de Goniatites dans les régions circumpolaires.

Tous les Foraminifères du Carbonifère semblent avoir été benthoniques, associés sans doute à des sables et à des herbiers, avoisinant des biotopes à Bryozoaires et dans lesquels se rencontrent également des Algues calcaires. Les Brachiopodes font partie des mêmes ensembles, les Productoïdes se répandant sur tous les types de fonds.

Les Polypiers de petite taille (Cyathaxonia ) appartiennent au milieu coquillier; plus grands mais toujours isolés (Caninia , Dibunophyllum ), ils vivaient dans des mers chaudes mais sur des fonds trop vaseux pour édifier des récifs. Enfin, certains types coloniaux, tels que Lithostrotion et Lonsdaleia ont édifié de véritables récifs au Mississippien XXIV et au Pennsylvanien XXV.

À la fin du Mississippien XXIV (Viséen supérieur-Namurien inférieur), un Productoïde de grande taille, à coquille très épaisse, Gigantella gigantea , joue un peu le rôle occupé par les huîtres dans les niveaux récents en édifiant des biostromes.

Les biotopes à Bivalves sont nombreux, depuis les zones marines côtières jusqu’aux lagunes saumâtres et aux marécages d’eau douce.

Au Pennsylvanien XXVI, en bordure de la Théthys et des mers qui en dépendent, il y a eu en quelque sorte fusion des biotopes coquilliers et subrécifaux aboutissant à un ensemble assez uniforme, celui de la mer à fusulines, dans laquelle s’élabore la faune marine du Permien.

Dans les régions continentales, ce que l’on connaît le mieux, au Carbonifère, ce sont d’abord les rivages, bordés dès la fin du Mississippien XXIV et surtout au Pennsylvanien XXV par des bassins paraliques. Ceux-ci ont été alternativement des plaines alluviales recevant les divagations de grands fleuves, des marécages, des lagunes côtières ou des estrans tidaux où pouvaient vivre des faunes marines résistant aux variations de salinité (Lingules, Vers, Bivalves, tous animaux fouisseurs) et sur lesquels étaient même rejetés des Goniatites (Anthracoceras ). On retrouve là des bayous comparables à ceux de la Louisiane sur les côtes du Mississippi (c’est le cas du golfe marin de l’Illinois septentrional), des swamps comme les Everglades de Floride (c’est le cas des basses terres de la vallée des Midlands d’Écosse), des mangroves (c’est le cas des biotopes à Cordaïtes du Desmoinesien d’Amérique du Nord). Au Pennsylvanien XXVI dominent les bassins franchement isolés de la mer, dans les creux de la chaîne varisque (bassins limniques), où l’on reconnaît des biotopes marécageux à flore luxuriante, des forêts-galeries liées à des mares sous climat semiaride, et même des climats sahéliens à forêts tropophiles et flore xérophytique, qui se développeront davantage au Permien.

Faciès

Parmi les faciès «flysch» liés à l’orogenèse, citons le «culm» du Hartz, sédimentation détritique (grauwackes ) renfermant d’importantes masses de conglomérats affectés de graded-bedding (grano-classement), indiquant un dépôt par des courants de turbidité, masses associées à des schistes argileux noirs à plantes, Radiolaires, Céphalopodes et Polypiers. Le culm a gagné les Vosges méridionales et les Pyrénées. On y distingue des alternances de roches détritiques plus ou moins fines avec des surfaces à traces (figures de charge) et des lits riches en Radiolaires et en matière organique. Dans le Viséen d’Afrique, au sud de la flexure saharienne, le flysch de Ben Zireg comporte des coulées boueuses à blocs énormes, avec graded-bedding et slumping , l’ensemble représentant le démantèlement d’une cordillère.

Les récifs coralliens, restreints aux bords de la Téthys, sont plutôt rares. Il en existe dans la région de Colomb-Béchar, Mais il y a d’autres types de faciès construits. C’est le cas du faciès waulsortien, de France septentrionale et de Belgique, dont la partie principale est constituée par des buissons de Fénestellidés. Les knolls d’Irlande sont également riches en Bryozoaires.

La plupart des faciès carbonifères sont foncés et riches en matière organique. Le faciès des «Marbres noirs», du Mississippien, a pour types ceux de Dinant, calcaires très fins et dolomies, déposés dans une aire d’eau calme, réductrice. Les fossiles sont surtout des Brachiopodes parmi lesquels dominent des Productus à coquille très mince (moins de 1 mm) et pourvue d’épines longues. Le faciès des «Oil Shales » d’Écosse, schistes bitumineux, représente un dépôt deltaïque dans des lagunes sous des conditions anaérobies, dans lesquelles les fossiles montrent une conservation exceptionnelle (Scorpions). Les calcaires, qui ont longtemps constitué une véritable formation dans le Carbonifère anglais, sont généralement sombres et fétides. Ils comportent des passées de schistes à lingules et de bone-beds (couches d’os de Vertébrés) qui mettent en évidence leur origine sublittorale.

Il existe, dans le Mississippien des régions téthysiennes, des faciès silicieux: jaspes clairs et lydiennes noires, charbonneuses, à Radiolaires, par exemple dans les Pyrénées, mais ils passent aux jaspes qui sont liés à des cinérites (provenant de cendres volcaniques). Ce type de sédiment accompagne souvent des faciès manganésifères (Tournaisien du Minervois et du Kazakhstan, Viséen du Kazakhstan et du sud de l’Oural). Ces faciès manganésifères, les lydiennes et les nodules phosphatés qu’on y rencontre, proviennent du lessivage des sols forestiers élaborés sur les terres voisines.

Le faciès du «Millstone-Grit » anglais représente des dépôts deltaïques à stratification entrecroisée, effectués par des fleuves divagants: c’est une vaste Louisiane ayant duré plusieurs millions d’années et dont la côte s’est déplacée comme pour les récents deltas successifs du Mississippi. Les cyclothèmes (Weller, 1930) sont une des caractéristiques des bassins paraliques. Il s’agit d’une série de termes sédimentaires pouvant se répéter rythmiquement et qui renferment du charbon. Les sédiments se sont déposés en milieu marin. La succession est la suivante: 1. dépôts détritiques,

2. dépôts colloïdaux,

3. dépôts charbonneux fréquents dans le Namurien anglais, en bordure du Millstone-Grit.

Les houilles sont des faciès d’accumulation végétale dans des bassins paraliques ou limniques, allant du lignite à l’anthracite. Particulièrement répandues au Carbonifère supérieur, on en connaît déjà au Tournaisien de l’ex-U.R.S.S. et au Spitzberg. Les bassins houillers renferment souvent de grandes épaisseurs de schistes et de grès, disposés selon des cyclothèmes, avec des intercalations de charbon (2 000 m de sédiments dans le bassin franco-belge pour 400 veines de houille; 5 000 m de sédiments dans le bassin sarro-lorrain pour 560 veines de houille totalisant 130 m d’épaisseur). Le tassement des végétaux amassés sur les fonds aquatiques aboutit à une épaisseur de houille égale au quart de l’épaisseur initiale. Le mur des veines de houille est formé de grès fin et de schistes dans lesquels on trouve des souches, des rhizomes, des racines (Stigmaria ): c’est un ancien sol de végétation, à stratification confuse parce que les racines l’ont dérangé. Le toit est formé de schistes, de grès ou de conglomérats bien stratifiés. Les schistes houillers contiennent jusqu’à 95 p. 100 d’illite, minéral argileux dont la composition et la structure s’apparentent aux micas: c’est un minéral stable de sols peu lessivés. Dans ces schistes, la teneur en kaolinite, minéral argileux composé de feuillets de silice et d’alumine, ne dépasse jamais 40 p. 100.

Dans les bassins houillers de la Sarre et du Massif central, on rencontre des niveaux clairs de «tonstein» dont l’épaisseur n’excède pas quelques décimètres mais dont l’extension géographique est souvent considérable (elle va jusqu’à plusieurs centaines de kilomètres). Ils servent donc de niveaux repères pour les géologues et les mineurs. Ces tonsteins, composés de plus de 90 p. 100 de kaolinite, due à la transformation sur place de feldspaths, et de moins de 5 p. 100 d’illite, sont probablement issus de cendres volcaniques, tombées dans des bassins plus ou moins lagunaires et analogues originellement à celles qui à d’autres âges ont donné des bentonites ^{[cf. ORDOVICIEN]}.

Pour expliquer les rythmes de la sédimentation houillère, on a pensé (P. Pruvost, 1930) qu’elle avait été continue, mais que l’altitude du sol avait varié par saccades. Il se serait produit de nombreux affaissements brusques correspondant en gros aux veines de houille, le maximum d’enfoncement se plaçant au moment où se déposait le sommet de la veine: dans le bassin franco-belge, les chutes auraient été de 5 mètres et se seraient répétées au moins 400 fois. Quand l’enfoncement était plus grand, la mer envahissait la forêt, ce qui s’est produit 4 fois au cours du Westphalien. À la suite d’autres travaux (Bersier, 1958; Bouroz, 1960), on pense maintenant que la subsidence a été assez régulière mais que l’apport de sédiments par des fleuves divagants s’est poursuivi de façon variable, produisant une apparence de saccades, les variations se produisant 400 fois. Quand l’apport était plus faible, le taux de subsidence restait constant et la mer envahissait la forêt.

On a beaucoup discuté au siècle dernier pour savoir si la houille s’était formée sur place (autochtonie) ou par transport (allochtonie). Les deux théories sont compatibles. Les murs à Stigmaria prouvent qu’il y a des matériaux autochtones. Cependant, l’étude de la houille au microscope en lumière réfléchie montre qu’elle est formée en partie de matériaux transportés et classés par flottage sur un trajet assez court. À une certaine distance du rivage se sont ainsi déposées des houilles lignocellulosiques, plus loin les houilles de cutine bien stratifiées, plus loin encore les charbons de spores (cannels-coals ), celles-ci ayant au moins en partie été transportées par le vent; enfin, dans le centre du bassin, se déposaient les charbons d’algues (bogheads ). Les houilles lignocellulosiques comprennent des houilles grasses (18 à 26 p. 100 de matières volatiles), des houilles maigres, des anthracites (moins de 10 p. 100 de matières volatiles). Les houilles de cutine, de spores et d’Algues sont bitumineuses et renferment plus de 25 p. 100 de matières volatiles. La transformation des restes végétaux en houille s’est produite, après l’enfouissement, par fermentation anaérobie.

Les houilles comprennent des éléments figurés où l’on reconnaît des débris végétaux: spores écrasées parce que vidées de leur protoplasme, cuticules des feuilles montrant les stomates, tissus ligneux (vaisseaux, sclérenchyme), tissus sécréteurs, algues (Pila ), et des éléments amorphes formant le ciment entre les éléments figurés. On distingue le vitrain (houille brillante), constitué d’une substance amorphe, colloïdale; le clarain (houille semi-brillante), formé d’éléments figurés (spores et cuticules) dans un ciment amorphe; le durain (houille mate), qui montre des éléments figurés dans une pâte de tissus ligneux; le fusain , pâte de tissus ligneux.

3. Stratigraphie et paléogéographie

Plus qu’à toute autre époque du Paléozoïque, c’est au Carbonifère que l’ensemble des continents fut le mieux groupé en une Pangée (Wegener, 1915), après la disparition du Protoatlantique. Celle-ci est composée de la Laurasie et de la Gondwanie, séparées par une zone déprimée et fracturée, la Téthys, constituée alors par des mers peu profondes, avec un golfe plus ouvert sur le Pacifique, à l’est. La bordure septentrionale de la Téthys est occupée pendant le Carbonifère par la zone varisco-altaïde, alors située sous climat tropico-équatorial, et qui se plisse intensément. La bordure méridionale de la Téthys, en contrepartie, reste peu ou pas plissée; elle subit des variations climatiques qu’expliquent la mobilité des plaques et la translation générale des continents gondwans vers le nord, ainsi que son obliquité par rapport à l’équateur de l’époque.

Ayant débuté au Namuro-Westphalien, l’épéirogenèse mésocarbonifère aboutit à l’émersion d’un continent eurafricain qui interrompt jusqu’à la fin de l’ère Primaire les communications marines entre la Téthys fracturale et l’Amérique du Nord (durant le Stéphanien-Permien).

Carbonifère inférieur (Mississippien)

Pendant le Tournaisien, très influencé par l’orogenèse bretonne, la mer est transgressive sur le continent arasé des Vieux Grès Rouges, cependant que le nord de l’Irlande et l’Écosse presque entière restent émergés. Entre Édimbourg et Stockton, s’étend le delta d’un grand fleuve venant des régions scandinaves. Plus au sud, la terre émergée de Saint-George couvre le pays de Galles et une partie de l’Irlande au sud de Dublin. Enfin, une autre terre émergée relie les comtés de Norfolk et de Leicester au massif du Brabant. Toujours au Tournaisien, il y a régression sur le nord-ouest de l’Afrique: le Maroc est émergé, sauf un golfe de Rabat et un bras de mer saharien, reliant l’océan Atlantique à la Libye. Sur les continents, en particulier l’Eurasie, commencent de s’étendre de grandes forêts de Lycopsides.

Les mers ne sont pas assez chaudes pour qu’il y ait beaucoup de récifs: les Polypiers demeurent isolés et souvent petits.

La période viséenne est marquée par une transgression téthysienne: la mer, recouvrant des pays nouveaux, offre un peu partout des petits récifs coralliens (coral patches ). En Amérique du Nord, la province mississippienne est caractérisée par le Polypier colonial Lithostrotionella , que l’on trouve aussi en Chine. En Australie se rencontrent d’autres Polypiers. En Europe occidentale, les mers chaudes apportent le calcaire carbonifère, avec, localement, de petits récifs à Lonsdaleia , Lithostrotion ou Chaetetes , et des passées de faciès waulsortien. En Afrique du Nord, la transgression, dont on peut suivre les étapes, atteint son maximum au Viséen supérieur (schistes à Posidonia becheri et à Goniatites, calcaires à Dibunophyllum et à Productus ). La flore et la faune du Viséen sont homogènes dans le monde entier.

L’épeirogenèse mésocarbonifère a soulevé l’Amérique du Nord, le bouclier scandinave, la plate-forme russe, la Sibérie, l’Altaï, la Chine méridionale et le bouclier saharien entre le Viséen supérieur (phase sudète) et le Namurien supérieur (phase erzgebirgienne). Elle a eu pour conséquences une régression des mers, une division de la surface terrestre en provinces climatiques et une coupure biologique dans les flores et les faunes continentales. Il s’est en outre produit maints phénomènes que l’on peut reconstituer: changement du niveau de base des cours d’eau, creusement et érosion, élaboration de sédiments détritiques et dépôt de ces sédiments dans les bassins paraliques et intramontagneux.

Le Namurien inférieur se présente donc comme une période de transition pendant laquelle, déjà, une bonne partie des terres avait à nouveau émergé tandis que là où persistaient les mers épicontinentales, comme dans le Northumberland, en Russie, au Sahara et dans certaines parties de l’Amérique du Nord (Chestérien), par exemple, les faciès et les faunes restaient très voisins de ceux du Viséen supérieur.

Carbonifère supérieur (Pennsylvanien)

Nous parlerons ici de la période allant du Namurien supérieur à l’Autunien compris.

Les mouvements tectoniques se continuent: la phase asturienne, un peu antérieure à la fin du Moscovien, provoque l’émersion de la presque totalité de l’Europe, du nord de l’Afrique, de l’Himalaya et de la Sibérie orientale. Des mouvements orogéniques se manifestent également en Amérique du Nord et en Australie.

En Europe et aux États-Unis, cependant, s’étendaient, au Namurien supérieur et au Moscovien, des terres basses où le climat était chaud et dépourvu de saisons (les coupes de troncs d’arbres ne présentent pas d’anneaux saisonniers). Les cours d’eau n’étaient jamais à sec car il pleuvait beaucoup, les végétaux arrachés à leurs berges étaient emportés et rapidement enfouis dans des bassins paraliques en communication intermittente avec la mer. Ces marécages, analogues aux swamps du golfe du Mexique, s’étendent alors le long du Grand Sillon Houiller qui va du sud de l’Angleterre jusqu’à la plate-forme russe et qui comprend les bassins anglais, le bassin franco-belge, le bassin de la Sarre, celui de la Ruhr, ceux de Silésie. La forêt comprend surtout des Lycopsidées, atteignant de 25 à 30 mètres de hauteur (comme Lepidodendron , dont le port est celui du pin), et dont les spores (Lycospora , Densosporites ) abondent dans les sols de végétation et le toit des couches de houille; il y a aussi des Sigillaria , à port de palmier, qui apparaissent à la base du Pennsylvanien en Belgique. Parmi les Équisétales, les Calamites , prêles géantes de 10 à 12 mètres, voisinent avec les Annularia herbacées. Les Fougères constituent un monde immense: beaucoup sont herbacées (Sphenopteris ); d’autres, arborescentes, ressemblent aux Marattiacées actuelles. Parmi les Préphanérogames, pourvues d’ovules ce qui les rendait moins dépendantes du milieu, les Ptéridospermales étaient des arbres, des arbustes ou des lianes ressemblant beaucoup à des fougères; les Cordaïtes étaient des arbres à fûts élancés de 30 à 40 mètres de hauteur, dont les pollens (Florinites ) se trouvent dans le mur et le toit des couches de houille, ainsi que dans les niveaux marins, ce qui fait supposer qu’elles vivaient sur des terres élevées mais aussi dans des mangroves comme les palétuviers actuels.

La grande pluviosité qui s’établit a eu pour résultat, d’abord, pendant le Westphalien, l’apparition des glaciers sur les montagnes de la chaîne varisque en Europe et aussi d’Australie (chaîne de Kanimbla en New South Wales); puis, au Stéphanien, une grande glaciation s’est étendue sur les continents de l’hémisphère Sud (continents gondwaniens), en particulier sur le Brésil, la république Argentine, les îles Falkland, l’Afrique du Sud (Dwyka), le Dekkan (Talchir, Salt Range), l’Australie. Cette glaciation a persisté pendant le Sakmarien (Autunien inférieur). En bordure des glaciers, les flores se restreignent aux formes les plus résistantes, les Ptéridospermées et les Gymnospermes.

Il s’est ensuivi un refroidissement des mers et une restriction de l’aire immergée du plateau continental par régression générale des mers, due au stockage de l’eau dans les glaciers et les lacs. Cela accrut encore l’extension des terres émergées. Les faunes néritiques en ont souffert. Seule la Téthys resta chaude. Sur les autres continents émergés, il y a eu formation de lacs pluviaux, les bassins limniques. Certains bassins paraliques comme celui de la Sarre devinrent limniques. D’autres sont entièrement d’âge stéphanien comme ceux du Massif central français (Saint-Étienne, Blanzy-Le Creusot, Commentry, Decazeville, Carmaux, Brive, Graissessac, Le Vigan et Alès) formés après l’orogenèse asturienne suivant la direction armoricaine (nord-ouest) à l’ouest, la direction varisque (nord-est) à l’est. Cette région montagneuse, où lacs et marécages s’insinuaient entre les crêtes, offrait des pentes et des plateaux couverts de forêts; les lacs aux parois abruptes recevaient des sédiments à stratification entrecroisée.

Le climat moins uniforme du Stéphanien a pour conséquence l’apparition de saisons: le bois des grands arbres offre une section annelée. De plus, quatre provinces s’établissent, qui dureront jusqu’au Trias, et qui, caractérisées par leur flore, offriront leur maximum de différenciation à l’Autunien:

– La province euraméricaine , qui s’étend sur l’est des États-Unis (Appalaches), sur l’Europe jusqu’à l’Oural et sur le Proche-Orient. Elle renferme surtout des Fougères, des Ptéridospermées (Pecopteris , Callipteris ) et des Équisétales (Calamites , Phyllotheca ).

– La province sibérienne (ou angarienne), de l’Oural au Pacifique, qui offre des Sigillaires, des Équisétales (Schizoneura , Phyllotheca ) et des Ptéridospermées, mais peu de Conifères.

– La province cathaysienne , qui comprend la Chine et l’Indochine et offre une flore de mousson, composée d’Équisétales, de Fougères et de Ptéridospermées (Gigantopteris nicotianaeformis ).

– La province gondwanienne , qui s’étend dans l’hémisphère Sud sur les régions affectées par la glaciation au Stéphanien-Autunien. Elle montre des Ptéridospermées (Glossopteris , Gangamopteris ), des Équisétales (Schizoneura ) et des Conifères, mais ni Calamites ni Lépidodendrées, ce en quoi elle s’oppose à la province euraméricaine.

À la suite de la glaciation, la fin de l’Autunien offre une transgression eustatique amenant une faune appauvrie sur les côtes des continents gondwaniens, faune de Bivalves (Eurydesma ) et de Cnidaires (Conularia ).

Le Carbonifère nous présente un monde immense, ayant nettement deux faces, dont l’articulation se situe au niveau de l’épéirogenèse mésocarbonifère. La première partie, qui pourrait être considérée comme un système distinct, le Mississippien, a prolongé les conditions qui régnaient au Dévonien, cependant dégradées après le Strunien. C’est une époque à dominance marine , ce qui, au point de vue paléontologique, est le cas de toute la partie des temps fossilifères qui la précède. La seconde partie, qui est le système Pennsylvanien, a inauguré des conditions continentales qui iront en se développant dans la suite des temps.

La glaciation terminant pratiquement le Carbonifère souligne la dérive continentale qui a poussé les continents gondwaniens dans les limites du cercle polaire, en même temps que la pluviosité et le refroidissement général affectaient l’ensemble du globe à la fin de l’orogenèse varisque.

carbonifère [ karbɔnifɛr ] adj. et n. m.

• 1838; de carbone et -fère

1 ♦ Qui contient du charbon. Terrain carbonifère.

2 ♦ N. m. Géol. Époque géologique de la fin de l'ère primaire, précédant le permien. Les terrains du carbonifère sont, en général, riches en houille. Adj. La faune carbonifère.

● carbonifère nom masculin et adjectif Système du paléozoïque supérieur (durée 65 millions d'années) aux limites encore discutées. (Il est caractérisé par la richesse en végétaux des sédiments continentaux qui ont donné la houille et appartient au cycle hercynien ou varisque.)

carbonifère

n. m. et adj.

d1./d n. m. GEOL Le carbonifère: la période de la fin de l'ère primaire, allant du dévonien au permien, pendant laquelle se constituèrent d'importantes couches de houille.

|| adj. La période carbonifère.

d2./d adj. Qui contient du carbone. Roche carbonifère.

⇒CARBONIFÈRE, adj.

A.— MINÉR. Qui contient du charbon. Terrain carbonifère. Les bords vaseux du fleuve Cacongo, que d'aucuns appellent Zambèze, à cause des eaux noires qu'il emprunte d'un affluent carbonifère de l'Amazone (TOULET, Comme une fantaisie, 1918, p. 120).

B.— GÉOL. Période, époque carbonifère. Époque de la fin de l'ère primaire, située entre le dévonien et le permien et caractérisée par la formation de très importants bassins houillers.

— Qui est relatif, qui appartient à cette époque. Âge, flore, calcaire carbonifère.

Rem. Dans ce sens, on rencontre un synon. moins usité carboniférien (Nouv. Lar. ill.-Lar. Lang. fr.).

— Emploi subst. masc. Carbonifère inférieur, moyen, supérieur.

Prononc. et Orth. :[]. Ds Ac. 1932. Étymol. et Hist. 1838 carbonifère (Ac. Compl. 1842). Dér. de carbone; élément suff. -fère. Fréq. abs. littér. :6.

carbonifère [kaʀbɔnifɛʀ] adj. et n. m.

ÉTYM. 1838; de carbone, et -fère.

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♦ Didact. ou technique.

1 Qui contient du charbon. || Terrain carbonifère.

2 Géol. Époque géologique allant du dévonien au permien (ère primaire). || On divise l'époque carbonifère en trois étages : le dinantien, le westphalien, le stéphanien. — N. m. || Le carbonifère. || La faune du carbonifère se caractérise par l'expansion des batraciens, des reptiles et l'extinction des trilobites, des poissons cuirassés.

Encyclopédie Universelle. 2012.