Le litage (également appelé stratification) est l’une des caractéristiques les plus marquantes des roches sédimentaires, qui sont généralement constituées de « piles » de couches (appelées « strates ») de sédiments déposées les unes sur les autres.
Chaque strate est caractérisée par sa propre lithologie (composition), ses structures sédimentaires, sa granulométrie et son contenu en fossiles qui la rendent unique et différente des strates qui se trouvent au-dessus et en dessous. Chaque couche représente un événement, un moment du temps géologique où des conditions chimiques, biologiques et physiques ont conduit au dépôt d’une couche rocheuse spécifique. Un événement dans le registre sédimentaire peut avoir duré des milliers d’années (par exemple, le lent dépôt d’une couche d’argile sur le fond marin) ou quelques minutes (par exemple, le dépôt rapide d’une turbidite). Dans tous les cas, lorsque nous regardons une séquence de strates, nous regardons à travers la séquence des événements qui se sont produits dans un bassin sédimentaire au cours des temps géologiques.
Strates horizontales exposées dans la Quebrada de Cafayate (Argentine). Photo © travelwayoflife (Flickr)
En 1669, le scientifique danois Niels Stensen (latinisé en Nicolaus Steno), a développé les principes qui décrivent comment les strates se développent, posant les bases de la stratigraphie moderne (la branche de la géologie traitant des strates). Les principes modernes de la stratigraphie sont une dérivation des principes originaux définis par Steno. Selon ces principes, les strates les plus jeunes se trouvent au sommet, tandis que les strates plus anciennes se trouvent à la base des séquences sédimentaires (principe de superposition), les strates se déposent sous forme de couches horizontales (principe d’horizontalité originelle) et sont latéralement continues dans tout le bassin sédimentaire (principe de continuité des strates). Si les strates sont coupées par autre chose (par exemple, par des plans de foliation secondaire), l’élément transversal doit nécessairement être plus jeune que les strates (principe des relations transversales).
Ces principes sont utiles lors de l’étude des strates rocheuses impliquées dans les orogènes. Les couches inclinées (comme sur les photographies en haut de la page et ci-dessous) sont le résultat de forces tectoniques qui plient, compriment et inclinent, des lits initialement plats (selon le principe de l’horizontalité originelle). Il est également possible de trouver, dans les zones déformées, des lits renversés, des strates horizontales qui sont à l’envers. Le contenu fossile et les structures sédimentaires peuvent indiquer au géologue attentif que les strates les plus jeunes sont en bas et les plus anciennes en haut, et donc que le principe de superposition n’est pas respecté.
Lits inclinés exposés sur le versant sud-ouest du Monte Pelmetto (Dolomites, Italie). Ces lits étaient à l’origine disposés horizontalement et ont été inclinés lors de la constitution des Alpes. Photo © Richard Jones (Flickr)
Le principe de continuité des strates permet de corréler des strates exposées dans des zones différentes et éloignées les unes des autres. Des exemples célèbres de l’application de ce principe proviennent de la région du Grand Canyon et du nord de l’Arizona en général, où des strates initialement continues ont été séparées après des millions d’années d’érosion. L’étude minutieuse des séquences sédimentaires exposées dans différentes zones a permis de reconstituer l’ensemble de la succession stratigraphique du plateau du Colorado, à partir de l’analyse de nombreux affleurements dans de multiples zones.
Les couches exposées à l’ouest, à l’est et à Merrick Butte à Monument Valley (Arizona) étaient autrefois reliées et sont maintenant séparées, après des millions d’années d’érosion. Photo © Christoph Grützner (Imaggeo)
Le dernier exemple montre l’application du principe des relations transversales. Le litage sur la photographie ci-dessous est représenté par le contact vertical (c’est-à-dire des lits inclinés !) entre le quartzite (à droite) et l’ardoise (à gauche). Les surfaces planes inclinées vers la gauche qui sont surtout développées dans l’ardoise et qui recoupent le litage ne sont pas des strates. Ce sont des plans de foliation métamorphique qui, en effet, se sont développés après le dépôt de ces roches.
Contact entre quartzite et ardoise dans le Précambrien du Wisconsin, USA. La stratification est verticale et la foliation, bien développée dans l’ardoise, plonge vers la gauche. Photo © James St. John (Flickr)
En résumé, les plans de stratification préservent des informations sur les environnements passés et leur évolution au fil du temps. Les plans de litage pliés, inclinés, faillés sont des marqueurs utiles qui permettent d’étudier les structures de déformation dans les roches.