Nous sommes des Avaloniens
PLANÈTE BELGIQUE
Première partie: la grande séparation
La Belgique – et l'Europe du Nord-Ouest– tire ses origines d'un mystérieux continent appelé Avalonia qui a entamé une improbable odyssée à partir du pôle Sud il y a un demi-milliard d'années. L'Avalonia n'a pas tardé à entrer en contact avec deux masses terrestres de plus grande taille. Ces collisions ont donné naissance aux deux massifs montagneux qui caractérisent notre pays : les Ardennes et le Massif du Brabant. Quand ces deux massifs se soulèvent, la vie a déjà reçu un coup d’accélérateur. Est-ce là que nageaient nos plus lointains ancêtres vertébrés ?
Reinout Verbeke
PLANÈTE BELGIQUE, l'odyssée de notre pays,
Notre petit territoire situé au cœur de l'Europe a parcouru un chemin mouvementé au cours de ces 500 millions d'années. Cette parcelle de terre qui ne s'appelait pas encore Belgique a commencé son voyage près du pôle Sud avant de passer l'équateur et de s'installer – provisoirement – dans l'hémisphère nord.
Une pérégrination qui s'est faite au fil de collisions, faisant de notre pays un eldorado géologique. Nous retraçons cette histoire aux côtés de géologues, paléontologues et citoyens scientifiques qui reconstituent le paysage et les espèces qui nageaient, rampaient et volaient dans nos contrées. Partez pour un voyage fascinant, en cinq séquences, au plus profond de notre territoire.
« Une pierre contient des pans entiers d'histoire comprimés. » Contemplant une paroi rocheuse qu'il connaît comme sa poche, le géologue Kris Piessens de l'Institut des Sciences naturelles ne cache pas sa joie. « Je coordonne aujourd'hui des projets européens sur la gestion durable des sous-sols, mais c'est avec cette roche que tout a commencé pour moi. J'en ai rapporté tellement de morceaux au labo que le promoteur de mon doctorat a pu s'en faire une allée de jardin. »
Nous sommes dans la carrière de Thier del Preu, à quelques kilomètres de Vielsalm. Le flanc incliné offre un faciès étrange, presque extraterrestre : des strates violacées de plusieurs mètres d'épaisseur interrompues par des filons d'un jaune vif. Ils mesurent ici ou là la longueur d’un avant-bras, mais ne dépassent pourtant que rarement la largeur d’un doigt. Ces veines jaunes étincellent sous les rayons du soleil estival. Elles expliquent l'existence du soi-disant or que l'on trouvait dans les villages le long de la Salm dans la province de Liège au cours de la première moitié du XXe siècle. « Ces "coticules" contiennent de nombreux petits "grenats" microscopiques, c'est-à-dire des petits cristaux extrêmement durs », explique Kris tout en ramassant un morceau jaune qu'il frotte. « Ils sont tellement fins qu'on ne les sent pas au toucher. Les grenats se sont formés à une pression et une température extrêmes. Cela a produit des pierres à aiguiser, les meilleures au monde. »
Dans l'atelier de Rob Celis (Ardennes-Coticules). (Séquence : Stijn Pardon, Institut des Sciences naturelles)
Dans l'atelier de Rob Celis (Ardennes-Coticules). (Séquence : Stijn Pardon, Institut des Sciences naturelles)
Des entreprises familiales extrayaient, taillaient et polissaient la pierre brute, puis transportaient les longs blocs aux quatre coins du monde : de la Suède au Congo et des États-Unis jusqu'en Chine. Les clients les utilisaient pour affûter couteaux de cuisine et rasoirs, ciseaux et haches. Au moment où la production, qui demandait une importante main-d'œuvre, a commencé à décliner dans les années 1950, les pierres à aiguiser synthétiques ont pris le relais.
Ce n'est pas un hasard si Kris m'a conduit dans cette dernière carrière active. Ces pierres jaunes sont les témoins silencieux de l'événement géologique le plus marquant de notre région : il y a 480 millions d'années, nous nous sommes détachés d'un supercontinent situé au pôle Sud, le Gondwana, pour entamer une trajectoire propre. C'est le début d'une dérivation longue et mouvementée qui s'achèvera là où nous nous trouvons – pour le moment – aux alentours de 50 degrés de latitude nord.
Point de départ :
le pôle Sud
Commençons par le début : le Gondwana, qu'est-ce que c'est ? Il s'agit d'une gigantesque masse continentale qui, il y a un demi-milliard d'années, recouvre le pôle Sud géographique. Ce supercontinent renferme alors presque la totalité du monde : l'Afrique, l'Amérique du Sud, l'Asie, l'Australie et l'Antarctique. Nous, nous sommes situés sur la partie nord du Gondwana, collés à ce qui deviendra plus tard la Mauritanie et le Sénégal. On aurait pu marcher de Bruxelles à Dakar.
Il y a 540 millions d’années : la Belgique se trouve sur le supercontinent Gondwana, près du pôle Sud. Nous sommes rattachés à ce qui est aujourd’hui le Sénégal et la Mauritanie. (C.R. Scotese et GPlates)
540 miljoen jaar geleden: België ligt op het supercontinent Gondwana, rond de zuidpool. We plakken aan het latere Senegal en Mauritanië.
Et nous sommes alors une plaine côtière. C'est ce que nous révèlent aujourd'hui les strates de grès beige orangé que l'on trouve dans le Massif de Stavelot, notamment à Grand-Halleux près de Vielsalm. Le sable est constitué de grains plus lourds, qui se déposent immédiatement près de l'embouchure. Les particules de limon et d'argile se déposent généralement plus loin dans la mer. Ces matières ont emprunté les rivières depuis les hautes terres du Gondwana jusqu'à la mer, avant de se pétrifier sous la pression des couches supérieures. Le grès de la région de Vielsalm, qui date de 540 millions d'années, est la pierre la plus ancienne de notre pays. Notre plus vieille plage, en somme.
La plus ancienne plage de Belgique : du grès formé lorsque des matériaux ont été transportés vers la côte par des rivières, puis solidifiés en roche. (Photo : Reinout Verbeke, Institut des Sciences naturelles)
La plus ancienne plage de Belgique : du grès formé lorsque des matériaux ont été transportés vers la côte par des rivières, puis solidifiés en roche. (Photo : Reinout Verbeke, Institut des Sciences naturelles)
« Si vous aviez pu vous trouver sur la plage du Gondwana et regarder vers l'intérieur des terres, vous auriez vu un paysage très aride, explique Kris. Il y avait des tapis d'algues qui poussaient sur le littoral, mais aucune autre vie n'était encore apparue. Et quand il n'y a pas de plantes sur la terre, la faune ne peut rien y trouver. Elle reste donc dans la mer. » Sur le Gondwana, on n'entendait donc pas de cris d'animaux, mais seulement le déferlement des vagues, le murmure des rivières, le bruissement du vent et du sable virevoltant, ainsi que de temps à autre, le grondement d'un volcan au loin.
Au début du Cambrien (il y a 541 à 485 millions d’années), une journée durait seulement 22 heures, car la rotation de la Terre était alors moins freinée. Et en levant les yeux, on voyait une Lune d'une taille terrifiante. Elle était en effet plus proche de la Terre de 12 000 kilomètres. Les marées sur notre plage du Gondwana étaient donc plus intenses, la différence entre la marée basse et la marée haute était plus prononcée. La composition de notre satellite naturel présente d'ailleurs de nombreux points communs avec les couches externes de la Terre. Et pour cause : la Lune a en quelque sorte été créée à partir de la Terre. Il y a 4,5 milliards d'années, une planète de la taille de Mars, appelée Théia, a percuté notre toute jeune Terre. La matière expulsée, autrement dit des parties de la croûte terrestre et de Théia, s'est rassemblée en orbite autour de notre planète et s'est agglomérée pour donner naissance à la Lune en moins d'une centaine d'années. Et depuis lors, celle-ci s'éloigne lentement de nous, à une vitesse qui ne cesse d'augmenter : de 3,8 cm par an environ actuellement.
Premiers sillons
Le calme et la désolation règnent à la surface de notre coin de sable près du pôle Sud, mais sous les vagues de l'océan, un tournant biologique majeur est en train de se produire : l'explosion cambrienne, il y a quelque 540 millions d'années. Un big bang pour le vivant. En à peine 20 millions d'années, presque toutes les branches du règne animal voient le jour. La plupart d'entre elles existent encore aujourd'hui.
Ce foisonnement de formes de vie n'est pas né de nulle part. Cette révolution se préparait déjà au cours de l'Édiacarien, la période qui a précédé le Cambrien. Dans notre pays, il ne subsiste aucune roche datant de cette ère, et donc aucun fossile. Mais on en trouve dans des endroits comme Mistaken Point, sur l'île canadienne de Terre-Neuve, et dans les collines Ediacara en Australie (à qui cette période doit son nom). C'est là que l'on trouve les premières traces de vie multicellulaire complexe.
Fossil of Charnia, a feather-shaped filter feeder. (Photo: Smith609, Wikimedia)
Fossil of Charnia, a feather-shaped filter feeder. (Photo: Smith609, Wikimedia)
Ces premiers « grands » organismes se nourrissent de bactéries, qui existent alors déjà depuis des milliards d'années et ont formé sur le fond marin pauvre en oxygène d'épais tapis microbiens à la texture rugueuse. Sur ces sols visqueux vit entre autres l'espèce appelée Charnia. Cet organisme, charnu et doté d'un organe d'ancrage, ressemble à une plume d'une trentaine de centimètres de haut. Et il absorbe les nutriments présents dans l'eau. De même taille, Funisia désigne un organisme en forme de corde attaché au sol en groupes. C'est la première espèce animale suspectée de se reproduire sexuellement, peut-être en expulsant dans l'eau des spermatozoïdes et des ovules qui fusionnent ensuite, se développent en larves et vont s'installer ailleurs.
Au milieu de ces animaux immobiles évoluent les premières espèces animales mobiles : Dickinsonia est un disque de forme ovale traversé par un axe central, avec des nervures régulières de part et d'autre. L'animal ressemble à une figue séchée. Il existe des espèces de quelques millimètres et d'autres mesurant jusqu'à un mètre et demi de long. Dickinsonia se nourrit de bactéries par la face inférieure de son corps et se déplace lorsque la nourriture est épuisée.
Fossil of Dickinsonia, a flat, fig-shaped bottom dweller. (Photo: Masahiro Miyasaka, Wikimedia)
Fossil of Dickinsonia, a flat, fig-shaped bottom dweller. (Photo: Masahiro Miyasaka, Wikimedia)
Autre nouveauté de l'Édiacarien : les animaux commencent à creuser, horizontalement, à travers les tapis microbiens jusqu'au fond marin. Les tissus mous de ces organismes foreurs se sont décomposés, mais la trace qu'ils ont laissée est restée incrustée dans la pierre. Les plus anciennes traces fossiles ou traces fossilisées, appelées ichnofossiles, sont les empreintes de minuscules animaux ressemblant à des vers. Ikaria par exemple est l'une des premières espèces bilatériennes, autrement dit des organismes dotés d'une symétrie entre la moitié gauche et la moitié droite ainsi que d'une bouche et d'un anus reliés par un intestin. Oui, nous aussi, nous sommes des bilatériens.
Les sillons qu’Oldhamia traçait systématiquement dans le fond marin. (Photo : Sébastien Piérard)
Les sillons qu’Oldhamia traçait systématiquement dans le fond marin. (Photo : Sébastien Piérard)
En Belgique, la plus ancienne trace de vie est également un ichnofossile : Oldhamia. On peut encore en trouver quelques spécimens dans les plus anciens massifs de notre pays, c'est-à-dire dans le Massif du Brabant au sud de Bruxelles et dans les massifs de Stavelot et de Rocroi dans les Ardennes. « Oldhamia, avec ses quelques rayures, a une apparence tout à fait banale, mais je considère ce fossile comme l'un des plus fascinants qui soient, ajoute Kris. Le motif en éventail nous indique que l'animal cherchait systématiquement de la nourriture au fond de l'eau. Il suivait à chaque fois le sillon qu'il avait tracé précédemment. Pour cela, il faut être agile, avoir des capacités sensorielles et surtout savoir ce que l'on a fait et où l'on veut aller. C'est ce qui ressemble au début d'une vie intelligente. »
Une vie dure
C'en est fini du monde stable et lent de l'Édiacarien. Avec Oldhamia, nous entrons dans l'univers foisonnant du Cambrien. Les invertébrés forent de plus en plus profondément. Leurs nombreuses galeries, de formes de plus en plus variées, remuent en permanence la couche supérieure des fonds marins, la maintiennent humide et l'alimentent en oxygène. Il en résulte une disparition des tapis bactériens, et la couche supérieure poreuse et riche en oxygène devient un tout nouvel habitat. Elle accueille une faune dont l'anatomie n'est plus aussi étrange qu'à l'époque de l'Édiacarien. La biodiversité cambrienne, que nous connaissons grâce aux schistes de Burgess au Canada et à Chengjiang dans le sud de la Chine, commence à ressembler à celle d'aujourd'hui.
Notamment parce que de plus en plus d'animaux développent des parties minérales. Les éponges, par exemple, sont constituées de spicules imbriqués les uns dans les autres. Les escargots, les brachiopodes et les trilobites se dotent d'un bouclier, appelé exosquelette, autour de leurs tissus mous. Chez certains céphalopodes, le durcissement se fait de l'intérieur et donne lieu à un endosquelette. Il en va de même pour les lointains prédécesseurs des vertébrés, autrement dit nos ancêtres. De petits « poissons » – notamment du genre Pikaia – ont développé un axe squelettique central, sorte de colonne vertébrale primitive. Ils ont la forme et la taille des céphalocordés d'aujourd'hui.
Pikaia, l’un des premiers animaux dotés d’une notochorde, une ébauche primitive de colonne vertébrale. (Illustration : Hetaka)
Pikaia, l’un des premiers animaux dotés d’une notochorde, une ébauche primitive de colonne vertébrale. (Illustration : Hetaka)
Ces parties composés de chitine (matière apparentée à la kératine), de silice, de carbonate ou phosphate de calcium permettent aux animaux de bouger plus facilement, les soutiennent ou les protègent. Et ce ne sont pas les seules nouveautés : les méduses et les coraux développent des cellules urticantes dotées de harpons venimeux, les célèbres trilobites ont des yeux composés...
Quel est le moteur de cette révolution biologique ? La prédation. Plus que jamais, les animaux sont activement à la recherche de nourriture et se mettent à se consommer les uns les autres. C'est le début d'une course à l’armement qui va donner naissance à une palette d'adaptations d'une diversité inimaginable.
« Tout cela pour tuer un autre animal ou pour échapper soi-même à la mort », explique Bernard Mottequin, paléontologue à l'Institut des Sciences naturelles. C'est en analysant une collection de fossiles de brachiopodes que Mottequin a découvert la plus ancienne trace de prédation en Belgique. « Au microscope, j'ai vu que deux spécimens étaient déchirés de haut en bas, peut-être par l'attaque d'un orthocone, un céphalopode doté d'une longue coquille droite, que l'on a retrouvé fossilisé dans les mêmes strates. Ce qui est remarquable, c'est que les blessures avaient cicatrisé. Les brachiopodes avaient donc survécu à l'attaque. Ce processus de guérison a demandé quelques années aux animaux filtreurs ».
Cette scène typique d’il y a 450 millions d'années nous montre à quel point la vie était alors devenue dure, au sens propre comme au figuré. Et tout à la fois résiliente. Ce n'est peut-être pas un hasard si les brachiopodes sont des « fossiles vivants » : deux cents espèces ont réussi à survivre aux cinq grandes extinctions de masse passées.
Une cicatrice vieille de 450 millions d’années : le brachiopode a été attaqué, probablement par un céphalopode, mais a survécu, car la déchirure s’est refermée. (Photo : Institut des Sciences naturelles)
Une cicatrice vieille de 450 millions d’années : le brachiopode a été attaqué, probablement par un céphalopode, mais a survécu, car la déchirure s’est refermée. (Photo : Institut des Sciences naturelles)
On ne peut pas en dire autant des animaux cambriens d'apparence plus étrange. Hallucigenia, animal en forme de tube d'à peine cinq centimètres doté de dix pattes (dont sept avec pinces) et de sept paires de tentacules sur le dos, marchait sur le fond marin. Il se nourrissait probablement d'éponges. L'espèce Wiwaxia ressemblait quant à elle à un ananas miniature et consommait des algues mortes. Ces deux animaux des fonds, tout comme les vers, les méduses et même les trilobites durs étaient des proies (faciles) pour les prédateurs bien connus de l'époque : les dinocaridides, sorte de croisement entre un bathynome géant et un céphalopode. Parmi eux, on trouvait par exemple Anomalocaris avec ses pattes préhensiles et Opabinia qui possédait une longue trompe terminée par une pince. Ces animaux amenaient leurs proies vers une bouche arrondie située sous leur tête. Mais la plupart de ces espèces emblématiques ont disparu à la fin du Cambrien.
Le groupe des Dinocaridida : Anomalocaris (en haut à gauche), Opabinia (en haut à droite), Pambdelurion (en bas à gauche) et Kerygmachela (en bas à droite). (Image : @ni075, Wikimedia)
Le groupe des Dinocaridida : Anomalocaris (en haut à gauche), Opabinia (en haut à droite), Pambdelurion (en bas à gauche) et Kerygmachela (en bas à droite). (Image : @ni075, Wikimedia)
Avalonia : de Bruxelles à Boston
La vie sous-marine a fait un prodigieux bond en avant, mais comment se porte notre petit territoire ? Nous sommes encore situés sur la côte nord du Gondwana, mais nos chemins se séparent, il y a 480 millions d'années, lorsque des coulées de magma traversent la croûte terrestre au sud de notre pays. « Un grand continent comme le Gondwana est condamné à se disloquer, explique Kris Piessens, parce qu'il emprisonne la chaleur du magma qui se trouve sous lui. Et cela n'a qu'un temps. Le magma finit par trouver un point vulnérable et se frayer un passage vers la surface. » Le sol, en se déchirant, permet à la lave de jaillir, ce qui crée des volcans et de nouvelles couches de lave refroidie, de basalte. Les coulées de magma se multiplient, creusant un fossé entre le Gondwana et nous, nous éloignant de plus en plus l'un de l'autre.
Un grand continent comme le Gondwana est condamné à se disloquer, parce qu'il emprisonne la chaleur du magma qui se trouve sous lui.
« Avec le temps, un rift se forme, comme c'est le cas dans le rift est-africain. Cette vallée est comblée par l'océan, à la manière de la mer Rouge aujourd'hui. Et notre région dérive loin du Gondwana à une vitesse de dix centimètres par an (vitesse fulgurante à l'échelle géologique). Le microcontinent ainsi créé est baptisé Avalonia. L'Avalonia a la forme d'une chaussette, et nous nous trouvons sur sa face sud, dans le talon.
Il y a 490 millions d’années : Avalonia se sépare de Gondwana. (C.R. Scotese et GPlates)
Il y a 490 millions d’années : Avalonia se sépare de Gondwana. (C.R. Scotese et GPlates)
Et c'est tout cela que nous racontent les pierres à aiguiser de Vielsalm. « Les coticules sont l'un des témoins de notre éloignement progressif du Gondwana. Elles sont riches en manganèse et en fer provenant des profondeurs de la Terre, des métaux projetés dans l'air par les volcans. Le sud de la Belgique se trouve alors sous le niveau de la mer, dans des eaux calmes. Les poussières et les cendres redescendent en tourbillonnant, et le manganèse et le fer qu'elles contiennent ainsi que des particules d'argile et de terre se déposent dans le bassin. Cela donnera les strates de teinte gris-violet.
La région autour de Bruxelles est en grande partie émergée et du calcaire (carbonate de calcium) s'est accumulé dans les eaux peu profondes. Il s'agit en partie de squelettes d'animaux marins morts. Lors des secousses souterraines, les masses de calcaire glissent vers les eaux plus profondes et plus calmes du sud, comme un nuage de poussière sous l'eau. Là, le calcaire de couleur pâle vient se déposer sur la couche d'argile contenant des métaux. Chaque strie jaune, et il y en a énormément, est le témoin d'une période de puissantes éruptions volcaniques au cours de notre éloignement du Gondwana. Cette période a dû être très mouvementée. Éruption après éruption, nous sommes devenus de plus en plus Avalonia. »
Les veines contenant des coticules (pierres à aiguiser) à Thier del Preu (près de Vielsalm) témoignent de périodes d’intense activité volcanique, lorsque une masse terrestre (incluant la Belgique actuelle) s’est détachée de Gondwana pour suivre sa propre trajectoire en tant qu’Avalonia. (Photo : Reinout Verbeke, Institut des Sciences naturelles)
Les veines contenant des coticules (pierres à aiguiser) à Thier del Preu (près de Vielsalm) témoignent de périodes d’intense activité volcanique, lorsque une masse terrestre (incluant la Belgique actuelle) s’est détachée de Gondwana pour suivre sa propre trajectoire en tant qu’Avalonia. (Photo : Reinout Verbeke, Institut des Sciences naturelles)
L'Avalonia rassemble non seulement la Belgique, mais aussi la moitié sud de l'Irlande, le Pays de Galles, l'Angleterre, le nord de la France, les Pays-Bas, l'Allemagne, une partie du Danemark et de la Pologne. Autrement dit, le cœur de ce qui allait devenir l'Europe du Nord-Ouest. Il est également étonnant de constater que le terrain contient aussi un morceau de la côte est des États-Unis et du Canada. L'Avalonia tire son nom d'Avalon, une péninsule de la côte canadienne, où l'on a retrouvé les mêmes roches vieilles de 540 millions d'années qu'en Europe du Nord-Ouest.
Vous auriez donc, en quelque sorte, pu marcher de la Belgique à la côte est du Canada et des États-Unis, de Bruxelles à Boston. Il aurait cependant fallu, de temps à autre, prendre un bateau, car certaines parties étaient situées sous le niveau de la mer. Trois cents millions d'années plus tard, à l'époque des dinosaures à long cou de l'ère jurassique, l'Europe et l'Amérique du Nord s'éloigneront l'une de l'autre, séparées par l'océan Atlantique. Cette fracture continue aujourd’hui encore, avançant au rythme de la croissance d’un ongle — soit de deux à cinq centimètres par an — et provoquant au passage plusieurs bouleversements : songez aux Islandais, aux habitants des Açores ou d'autres îles volcaniques de la dorsale médio-atlantique.
Vous auriez donc, en quelque sorte, pu marcher de la Belgique à la côte est du Canada et des États-Unis, de Bruxelles à Boston
Sur la trajectoire
Un rift est une fracture de l'écorce terrestre dont les deux bords s'éloignent. Mais ce n'est pas le principal moteur de la tectonique des plaques. Les courants de convection dans le manteau terrestre constituent un facteur plus important. La chaleur du noyau de la Terre entraîne un mouvement des roches du manteau : les roches chaudes s'élèvent, refroidissent à mesure qu'elles se rapprochent de la surface, puis retombent. Comme une soupe qui bout sur le feu ou une lampe à lave. On obtient ainsi, sous une plaque tectonique, des courants circulaires qui mettent cette plaque en mouvement à la manière d'un tapis roulant extrêmement lent.
Mais l'élément qui contribue le plus au déplacement des plaques est la traction exercée par une plaque qui s'enfonce sous une autre : c'est ce que l'on appelle la subduction. Il s'agit généralement d'une plaque océanique, plus fine et de densité plus élevée, qui plonge sous la plaque continentale, épaisse et flottante, avant de s'enfoncer dans le manteau terrestre. Là, elle finit par entrer en fusion en raison des températures plus élevées et se transformer en magma, qui peut alors remonter à la surface et émerger à travers des volcans, comme le Vésuve en Italie ou le Láscar au Chili.
Ce sont ces trois forces géologiques de la tectonique des plaques – les courants de convection, la poussée à la ride (ridge push) et la traction des zones de subduction (slab pull) – qui sont à l'origine de la dérive de l'Avalonia et de son éloignement du Gondwana il y a 480 millions d'années. L'Avalonia migre alors vers le nord, librement. Mais ce mouvement ne peut pas durer. Quarante millions d'années plus tard, deux grands continents, la Baltica et la Laurentia, se profilent à l'horizon. Et nous sommes sur leur trajectoire. Le continent Baltica comprend l'actuelle Scandinavie, les pays baltes et une grande partie de la Russie. La Laurentia renferme l'Amérique du Nord, le Groenland, l'Écosse et le nord-ouest de l'Irlande.
Il y a 440 millions d’années : Avalonia entre (doucement) en collision avec Baltica. (C.R. Scotese et GPlates)
Il y a 440 millions d’années : Avalonia entre (doucement) en collision avec Baltica. (C.R. Scotese et GPlates)
Nous entrons d'abord en collision avec la Baltica. La déformation due à la collision se situe notamment au niveau du Danemark et de la Pologne. Car ces régions se trouvaient au nord de l'Avalonia, sur la zone de collision. Notre pays étant situé au sud, avons-nous également subi des chocs ? Les géologues débattent encore de la façon dont cela s'est produit, mais ils s'accordent sur un point : c’est alors que les prémices de nos Ardennes ont pris forme. Les nombreux plissements dans les affleurements rocheux de cette période, dont la carrière des pierres à aiguiser, en attestent. Piessens : « Les couches de roches violettes et jaunes étaient joliment superposées à l'horizontale, mais la collision avec la Baltica a plissé le terrain, comme lorsqu'on replie les extrémités d'une nappe vers le milieu. On obtient alors un motif en vagues, que l'on appelle anticlinaux et synclinaux en géologie. Et si la plaque est poussée encore plus loin, on se retrouve avec un désordre total et les strates les plus anciennes finissent même par se retrouver sur le dessus. Ce qui montre bien que la moitié sud de la Belgique a subi des transformations intenses. »
La collision entre l'Avalonia et la Baltica provoque un feu d'artifice. Mais ce n'est encore qu'un début. Il y a environ 420 millions d'années, la Baltica, entraînant dans son sillage l'Avalonia, percute la Laurentia. Autrement dit : l'Europe du Nord-Ouest entre en collision avec l'Amérique du Nord, le Groenland, l'Écosse et une partie de l'Irlande. Les ravages sont spectaculaires et les traces sont encore bien visibles sur la carte : la Norvège et le Groenland se plissent et se transforment en hautes terres scandinaves, l'Angleterre et l'Écosse deviennent les Highlands écossais, l'Irlande y gagne, entre autres, ses monts du Connemara et une partie des Appalaches émerge à l'ouest de l'Avalonia.
Il y a 425 millions d’années : Baltica et Avalonia sont en route vers une collision avec Laurentia. (C.R. Scotese et GPlates)
Il y a 425 millions d’années : Baltica et Avalonia sont en route vers une collision avec Laurentia. (C.R. Scotese et GPlates)
Il y a 406 millions d’années : Baltica et Avalonia sont entrées en collision avec Laurentia pour former le nouveau continent Laurussia. (C.R. Scotese et GPlates)
Il y a 406 millions d’années : Baltica et Avalonia sont entrées en collision avec Laurentia pour former le nouveau continent Laurussia. (C.R. Scotese et GPlates)
Ce processus qui donne naissance à l'édification de la chaîne calédonienne est appelé orogenèse calédonienne. Le terme latin Calédonia désigne l'Écosse : les Highlands écossais en sont les vestiges les plus connus et les plus remarquables. La chaîne calédonienne devait être le toit du monde à l'époque, aussi impressionnante que l'Himalaya aujourd'hui. Le nouveau grand continent issu du rapprochement de l'Avalonia et de la Baltica avec la Laurentia porte le nom de Laurussia ou Euramérique.
En conséquence de cette collision avec la Laurentia, la Flandre et Bruxelles sont repoussées dans le Massif du Brabant, qui se prolonge sous la mer du Nord jusqu'en Angleterre. Cette ancienne chaîne de montagnes est désormais sous nos pieds. Elle n’est plus visible, car elle s'est érodée, a été comprimée et complètement recouverte de sable, d'argile et de limon. Elle n'est encore visible qu'aux endroits où la Dendre, la Senne et la Dyle traversent les couches les plus récentes comme un couteau.
À vélo sur du magma solidifié
Les plissements de nos roches témoignent de la collision que nous avons subie, mais c'est aussi le cas des roches dites « métamorphiques » : ces roches se sont en effet formées sous l'effet d'une pression et d'une chaleur considérables. Ainsi, nos pavés belges sont la preuve du « drame » qui s'est produit lors de la formation du Massif du Brabant. Les pavés sont constitués de porphyre, matière qui n'est rien d'autre que du magma solidifié expulsé vers la surface il y a environ 430 millions d'années.
Imaginez un arc volcanique, une ceinture de cratères, allant de la Flandre occidentale à Liège en passant par le Brabant wallon. Le magma jaillit par de longues fissures à la surface de la Terre et provoque également des éruptions volcaniques. À Quenast, à 30 kilomètres au sud-ouest de Bruxelles, on trouve la cheminée solidifiée d'un volcan : ce cylindre de deux kilomètres de diamètre reliait la chambre magmatique au cratère. C'est la version belge de la Devils Tower dans le Wyoming, cette cheminée volcanique rendue célèbre par le film Rencontres du troisième type de Steven Spielberg, visible à des kilomètres à la ronde, car la zone qui l'entoure est complètement érodée.
La carrière de Quenast, dans le Brabant wallon, où l’on extrayait autrefois des pavés et où l’on produit aujourd’hui des pierres concassées. Il s’agit d’une unique grande cheminée volcanique datant de 430 millions d’années, qui s’est solidifiée. (Photo : Reinout Verbeke, Institut des Sciences naturelles)
La carrière de Quenast, dans le Brabant wallon, où l’on extrayait autrefois des pavés et où l’on produit aujourd’hui des pierres concassées. Il s’agit d’une unique grande cheminée volcanique datant de 430 millions d’années, qui s’est solidifiée. (Photo : Reinout Verbeke, Institut des Sciences naturelles)
Cheminée volcanique de Devils Tower dans le Wyoming (États-Unis). (Photo : Reinout Verbeke, Institut des Sciences naturelles)
Cheminée volcanique de Devils Tower dans le Wyoming (États-Unis). (Photo : Reinout Verbeke, Institut des Sciences naturelles)
Le porphyre belge a acquis une renommée mondiale. C'est de Quenast, mais aussi de Bierghes et de Lessines dans le Hainaut que provenaient les pavés au XIXe et au XXe siècle. Les carrières de porphyre résonnaient alors des coups de pioche des Cayoteux, les ouvriers qui taillaient la roche dure en cubes. Le porphyre belge a servi à paver à peu près toutes les grandes villes européennes. Et ces pierres inusables ont été exportées en Amérique du Nord, en Australie, en Égypte et en Afrique du Sud pour la construction de routes, de pistes d'atterrissage et de voies ferrées (sous forme de pierres concassées). C'est aussi en partie à ces pavés de porphyre belge que le Tour des Flandres doit sa réputation de course héroïque.
Les Cayoteux ou tailleurs de pierre de Quenast. Grâce à leur labeur, une grande partie du monde a été pavée avec les indestructibles pavés en porphyre. (Photo: collection privé PT)
Les Cayoteux ou tailleurs de pierre de Quenast. Grâce à leur labeur, une grande partie du monde a été pavée avec les indestructibles pavés en porphyre. (Photo: collection privé PT)
Un pays en marge
Si la Belgique a connu tant de bouleversements géologiques, c'est parce qu'elle se trouve depuis 180 millions d'années à la croisée des continents, et donc exposée aux collisions : sur le Gondwana (bordure septentrionale), sur l'Avalonia (bordure méridionale), et même après la fusion avec la Baltica et la Laurentia (marge sud). C'est sur ce dernier ensemble qu'il y a environ 300 millions d'années (nous serons alors au Carbonifère) se jouera le dernier acte. Le supercontinent du Gondwana, dont nous nous étions séparés, revient à la charge et s'apprête à nous percuter. Ce choc provoquera la deuxième grande période de formation de massifs montagneux, appelée orogenèse varisque ou hercynienne. Le rapprochement réunit le monde entier en un supercontinent appelé Pangée. Cela donnera naissance, à l'ouest, à une partie des Appalaches, à l'est à l'Oural et à la surrection de l'Europe de l'Ouest et de l'Europe centrale. Nos montagnes du Brabant et des Ardennes, qui avaient été nivelées par l'érosion au Dévonien et au Carbonifère, puis recouvertes d'argile, de sable et de sédiments calcaires, sont à nouveau comprimées vers le haut pour former une chaîne de montagnes de taille moyenne, et notre région subit un nouveau plissement, comme une nappe, en A (antiformes) et en U (synformes), avec également des plans de fracture et des dérives.
« Cela rend la Belgique extrêmement intéressante d'un point de vue géologique, conclut Kris Piessens. Nous sommes une si petite région, mais nous avons été déformés si souvent que des couches de roches extrêmement anciennes ont été amenées à la surface. Je dirais même plus, nous disposons d'à peu près toutes les séquences des 500 millions d'années écoulées, du Cambrien à l'ère glaciaire. On peut s'y rendre, prélever des échantillons, chercher des fossiles. Le sous-sol belge est une bibliothèque géologique : on peut pratiquement y lire toute l'histoire de la planète et de la vie. »
L’Institut des Sciences naturelles reconstitue les pérégrinations du morceau de terre que nous connaissons aujourd’hui sous le nom de Belgique : du pôle Sud jusqu’à l’endroit où nous nous trouvons aujourd’hui. Une série consacrée à la géologie unique de notre pays, en cinq longs articles et cinq affiches.
Les quatre prochains articles paraîtront en mars, mai, juillet et septembre 2026, sur www.naturalsciences.be/r/planetebelgique
Avec le soutien du Fonds Wernaers du Fonds de la Recherche scientifique (FNRS).
Un grand merci, entre autres :
- Au géologue Kris Piessens (Institut des Sciences naturelles) pour son inspiration et ses conseils
- Au géologue Jacques Verniers (UGent) et au biologiste Koen Martens (Institut des Sciences naturelles) pour leur relecture
- À l’illustratrice Vinciane Decamps (Vinch Atelier) pour les affiches
- Au vidéaste Stijn Pardon (Institut des Sciences naturelles) pour la bande-annonce
- À Kwinten Deschepper pour la conception de ce longread
- À Marie le Polain pour la relecture de la traduction
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