Logan Medallist 3. Making Stratigraphy Respectable From Stamp Collecting to Astronomical Calibration

Abstract

The modern science of stratigraphy is founded on a nineteenth- century empirical base – the lithostratigraphy and biostratigraphy of basin-fill successions. This stratigraphic record comprises the most complete data set available for reconstructing the tectonic and climatic history of Earth. However, it has taken two hundred years of evolution of concepts and methods for the science to evolve from what Ernest Rutherford scornfully termed “stamp collecting” to a modern dynamic science characterized by an array of refined methods for documenting geological rates and processes. Major developments in the evolution of the science of stratigraphy include the growth of an ever-more precise geological time scale, the birth of sedimentology and basin-analysis methods, the influence of plate tectonics and, most importantly, the development, since the late 1970s, of the concepts of sequence stratigraphy. Refinements in these concepts have required the integration of all pre-existing data and methods into a modern, multidisciplinary approach, as exemplified by the current drive to apply the retrodicted history of Earth’s orbital behaviour to the construction of a high-precision ‘astrochronological’ time scale back to at least the Mesozoic record. At its core, stratigraphy, like much of geology, is a fieldbased science. The field context of a stratigraphic sample or succession remains the most important starting point for any advanced mapping, analytical or modeling work.

Résumé

La science moderne de la stratigraphie repose sur une base empirique du XIXe siècle, soit la lithostratigraphie et la biostratigraphie de successions de remplissage de bassins sédimentaires. Cette archive stratigraphique est constituée de la base de données la plus complète permettant de reconstituer l’histoire tectonique et climatique de la Terre. Cela dit, il aura fallu deux cents ans d’évolution des concepts et des méthodes pour que cette activité passe de l’état de « timbromanie », comme disait dédaigneusement Ernest Rutherford, à l’état de science moderne dynamique caractérisée par sa panoplie de méthodes permettant de documenter les rythmes et processus géologiques. Les principaux développements de l’évolution de la science de la stratigraphie proviennent de l’élaboration d’une échelle géologique toujours plus précise, l’avènement de la sédimentologie et des méthodes d’analyse des bassins, de l’influence de la tectonique des plaques et, surtout du développement depuis la fin des années 1970, des concepts de stratigraphie séquentielle. Des raffinements dans ces concepts ont nécessité l'intégration de toutes les données et méthodes existantes dans une approche moderne, multidisciplinaire, comme le montre ce mouvement actuel qui entend utiliser la reconstitution de l’histoire du comportement orbital de la Terre pour l’élaboration d’une échelle temporelle « astrochronologique » de haute précision, remontant jusqu’au Mésozoïque au moins. Comme pour la géologie, la stratigraphie est une science de terrain. Le contexte de terrain d’un échantillon stratigraphique ou d’une succession demeure le point de départ le plus important, pour tout travail sérieux de cartographie, d’analyse ou de modélisation.