Le bois pétrifié du Kyffhäuser révèle 300 millions d'années d'histoire géologique
Le bois pétrifié du massif du Kyffhäuser recèle des informations sur l'évolution géologique de l'Europe centrale couvrant une période d'environ 300 millions d'années. Des perspectives entièrement nouvelles s'ouvrent désormais à la recherche.
En tant que géo-archive naturelle, le bois pétrifié peut conserver l'histoire géologique de paysages entiers sur des centaines de millions d'années. C'est la conclusion d'une nouvelle étude menée par l'Université de Münster.
Des chercheurs ont examiné des fossiles provenant du massif du Kyffhäuser, dans le nord de la Thuringe ; ces derniers permettent, pour la première fois, de reconstituer l'évolution d'une dépression géologique sur des périodes exceptionnellement longues. Les résultats ont été publiés dans la revue Scientific Reports.
Forêts tropicales à l'équateur
Les troncs d'arbres examinés atteignent jusqu'à 20 mètres de longueur. Ils sont enchâssés dans des sédiments rougeâtres issus d'anciens réseaux fluviaux ; les oxydes de fer qu'ils contiennent témoignent d'un climat chaud et périodiquement sec. Il y a environ 300 millions d'années, la région se situait près de l'équateur, sur le supercontinent Pangée. Des parents des conifères actuels — aujourd'hui disparus — y poussaient au sein de forêts tropicales sèches.
Les troncs ont été rapidement recouverts de sédiments lors d'inondations, assurant ainsi leur préservation. Le massif du Kyffhäuser est considéré comme un site de référence majeur pour ce type de dépôt, que l'on retrouve également dans d'autres bassins européens. Ces roches figurent parmi les plus anciens dépôts du système du bassin d'Europe centrale, lequel demeure, encore aujourd'hui, une importante réserve de matières premières, d'eaux souterraines et d'énergie géothermique.
Le quartz se conserve pendant des millions d'années
Au cours du processus de pétrification, le bois a été progressivement remplacé par des cristaux de quartz. De la silice dissoute a d'abord pénétré les tissus morts, stabilisant leurs structures cellulaires, avant de cristalliser en quartz. Ce processus a conduit à la formation de plusieurs générations de minéraux.
Chaque phase conserve des informations sur la température, la pression et la composition chimique des fluides à partir desquels le quartz s'est formé. Dans leur ensemble, ces phases couvrent une période d'environ 200 millions d'années, allant de la fin du Carbonifère au début du Crétacé.
En incluant le soulèvement ultérieur des roches jusqu'à la surface de la Terre, l'histoire évolutive s'étend sur environ 300 millions d'années, soit la plus longue séquence d'étapes successives de minéralisation du bois documentée à ce jour.
L'étude montre que le processus de fossilisation comprend cinq étapes de minéralisation :
- Il y a 304 à 299 millions d'années (P) : La silicification initiale du bois (perminéralisation) a débuté près de la surface, au sein d'un système fluvial. Des cendres volcaniques ont fourni la silice.
- Il y a 299 à 290 millions d'années (Q1) : Le matériau a été enfoui et l'opale s'est lentement transformée en quartz.
- Il y a 260 à 257 millions d'années (Q2) : Du quartz et de l'hématite se sont formés à une profondeur d'environ 1 km, en lien avec la relaxation thermique de la croûte terrestre.
- Il y a 180 millions d'années (Q3) : Formation de quartz supplémentaire à partir d'eaux de bassin chaudes et salines alors que le matériau était profondément enfoui. Les conditions impliquaient des températures de 170 à 240 °C et des profondeurs d'environ 3,5 à 5 km.
- Il y a 100 millions d'années (Q4) : Formation régionale de quartz et de barytine, avant que la roche ne remonte finalement à la surface terrestre au cours du Quaternaire.
De nombreuses méthodes d'analyse modernes ont été utilisées pour cette reconstitution, notamment les mesures isotopiques, la thermométrie Raman, la microscopie électronique et la datation géochronologique. « Les minuscules inclusions fluides présentes dans le quartz se sont révélées particulièrement instructives, car elles conservent les conditions précises qui régnaient lors de la croissance du cristal », explique Steffen Trümper.
Concernant le Kyffhäuser et le bassin de la Saale, l'étude démontre qu'il est possible de reconstituer leur évolution géologique avec une grande précision grâce au bois silicifié : au cours du Carbonifère supérieur, des troncs d'arbres se sont déposés dans le bassin de la Saale et ont été minéralisés par des eaux riches en silice, issues de l'altération de cendres volcaniques. Du Permien au Jurassique, le bassin a subi un affaissement atteignant 3,5 à 5 km de profondeur, avec des températures allant jusqu'à 240 °C. Durant le Crétacé et le Cénozoïque, des phénomènes de soulèvement et la circulation de fluides chauds ont entraîné une minéralisation supplémentaire et, finalement, l'affleurement du Kyffhäuser.
« Il est remarquable qu'un fossile — souvent pas plus grand qu'une main humaine — résume à lui seul l'histoire évolutive d'une région entière sur des centaines de millions d'années », déclare Steffen Trümper. « Cela offre à la science un nouvel outil pour retracer l'évolution des continents. »
Référence de l'article
S. Trümper, M. Franz, G. Sosa. (2026). Les cellules de bois fossile ont enregistré 300 millions d'années de l'histoire tectonique de l'Europe.