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À la recherche du temps géologique, entretien avec Frédéric Boulvain

Écrin archivistique qui garde, sur un petit espace à l’échelle de la planète, la trace de notre évolution sur un demi-milliard d’années, la Wallonie est une référence mondiale en géologie. Avec un terrain d’études aussi exceptionnel, cette science s’est développée dans la région, depuis le XIXe siècle, pour en devenir une tradition et un fleuron universitaire, tout particulièrement à Liège. Frédéric Boulvain, professeur ordinaire à l’ULg et nouveau membre de la Classe des Sciences de l’Académie, est aujourd’hui un des brillants acteurs de cette discipline qui, scrutant les matériaux du globe terrestre, nous en dit long sur les transformations du système Terre. Ses travaux sur les processus sédimentaires et sur la formation des roches l’ont amené à des interrogations, qui dépassent le contexte local, pour des enjeux plus globaux : reconstituer l’évolution spatio-temporelle des environnements de la planète et du climat. Stimulés par sa passion de transmettre, partageons avec lui, le temps d’une interview, une plongée dans l’infiniment lointain, dans les tréfonds telluriques et marins.

Frédéric Boulvain, votre parcours vous a confronté à des expériences diverses, avec la géologie pour fil conducteur, la curiosité d’abord, l’envie de transmettre ensuite, puis le temps de la patience, avant de pouvoir l’enseigner !

À mon penchant pour la collection des minéraux à l’école primaire, s’ajoute à l’adolescence, l’envie d’enseigner. À la fin des humanités, je choisis la géologie et entame des études à l’ULB. Après mon mémoire consacré aux calcaires du Givetien sous la direction du professeur Alain Herbosch, mon diplôme en poche, je vis d’abord de quelques contrats privés. Je passe ensuite deux ans en France, pour me perfectionner en sédimentologie, dans le cadre d’un DEA à l’Université de Paris XI où enseigne un spécialiste mondial des carbonates, le Professeur Bruce Purser. J’y découvre l’enseignement par module et un niveau exceptionnel d’encadrement, un professeur, chaque jour, prenant en charge sur le terrain un groupe de trois étudiants. Premier de promotion, j’ai trouvé ma voie.

Purser me met en contact avec l’industrie pétrolière mais les choses bougent très vite… et me ramènent à l’ULB, à la faveur d’une vacance inattendue de poste ! Je commence une thèse sur les récifs Frasniens à Bruxelles et la poursuit à Paris XI, grâce à une bourse de la Commission européenne. C’est à l’ULB que je la défends et que je suis engagé, comme chercheur sur contrat extérieur, pour participer à l’élaboration d’un projet collectif de carte géologique de la Wallonie. Je passe ensuite un concours pour décrocher mon premier poste définitif au Service géologique de Belgique où je m’occupe de forages et de recherche. En 1997, j’entre à l’Université de Liège, ravi d’enfin pouvoir faire de l’enseignement et de prendre la direction du Laboratoire de pétrologie sédimentaire !

C’est le lieu idéal pour concilier vos deux passions !

En effet, l’ULg campe, pour ce qui concerne la géologie, au milieu de son matériau didactique. Et il est impressionnant ! On peut reconstituer les paysages passés sur plusieurs centaines de millions d’années.

La Wallonie est internationalement connue des géologues comme en témoignent les appellations de plusieurs grandes divisions géologiques qui portent des noms de localités de chez nous (on attribue le nom de l’endroit où les coupes de terrain sont étudiées). Liège est le bastion de cette discipline et a conservé une formation très centrée sur le terrain. Cette pratique est en déclin dans le monde francophone et la publication d’ouvrages de base de terrain ne se fait quasi plus en français. C’est la raison pour laquelle, j’ai décidé de faire un livre de géologie de terrain qui sortira en 2011 (*).

Je donne à l’ULg les cours de pétrologie sédimentaire et de géologie de la Wallonie et suis très attaché à la transmission du savoir (et du savoir faire). C’est ce qui m’a poussé, au départ de mes notes de cours actualisées pendant des années, à publier, chez Ellipses, une synthèse des connaissances en pétrologie sédimentaire (voir infra). Mon cours sur le web est très consulté – 800 accès par jour venant de Belgique, de France, du Canada et d’Afrique francophone – et j’ai pu négocier avec l’éditeur pour conserver une version en ligne.

Quels sont vos axes de recherche durant les premières années de votre cursus académique ?

En spécialiste des récifs Dévoniens, je continue à m’intéresser à la géologie de la Belgique et de la Wallonie en particulier, avec des conditions de travail et un statut qui me permettent de faire du comparatif en allant aussi sur le terrain au Canada, en Australie et en Afrique du Nord.

Ce faisant, je progresse dans la connaissance du passé « local » mais aussi dans la rencontre d’enjeux plus globaux. En reconstruisant les conditions du milieu entre -300 et -400 millions d’années, nous contribuons à la connaissance du système Terre, du climat et des modifications océaniques.

La Wallonie est connue en géologie notamment pour ses récifs frasniens, âgés de 380 millions d’années. En fait, ce sont des roches sédimentaires de mer tropicale ! Nos contrées étaient situées alors au sud de l’Équateur. Aujourd’hui, en combinant une série de techniques, on peut retracer l’histoire d’un récif. Les récifs connaissent des périodes de stabilité et de crise. L’un de ces bouleversements s’est passé il y a 375 millions d’années, avec l’arrivée d’eau très peu oxygénée sur les plateformes, suite probablement à une hausse des températures. Le niveau des eaux a monté et les récifs ont disparu, la teneur en oxygène n’étant plus suffisante à leur survie. Il s’agit bien d’une catastrophe à l’échelle du monde.

Les récifs ont été recouverts par des sédiments fins transformés en schiste. Ensuite – à l’aune du temps géologique, on compte en millions d’années – il y a eu refroidissement, probablement une période de glaciation marquée par une baisse du niveau de la mer, froid et pluies qui provoquent une érosion sur les continents et des dépôts de sables et d’argiles. En quelques millions d’années, le paysage de type tropical aux grands récifs carbonatés sous-marins a fait place à un paysage plus proche de la mer du Nord actuelle.

Les progrès de nos connaissances ont été spectaculaires, l’évolution des techniques y est pour beaucoup, n’est-ce pas ?

Assurément ! Jusqu’il y a peu, on utilisait uniquement les fossiles pour dater les roches et interpréter les milieux anciens en recourant à des analogies avec l’environnement actuel (ex. le corail renvoie au caractère récifal, les trilobites aux milieux profonds). On ne pouvait pas affiner les datations au-delà de quelques millions d’années. Depuis, de nouvelles méthodes se sont imposées : analyses chimiques et isotopiques (isotopes stables du carbone, de l’oxygène, etc.), ainsi qu’un regard neuf sur la contribution microbienne dans les sédiments. Enfin, nous avons beaucoup progressé grâce à une technique, la susceptibilité magnétique, que nous avons combinée à d’autres approches et qui nous a permis de mieux comprendre l’évolution du milieu (les récifs, les paramètres océaniques) et de l’intégrer dans une échelle de temps. Si les fossiles reflètent le « local», le signal fourni par la susceptibilité magnétique du sédiment renvoie à des conditions plus globales. Il repose sur de minuscules particules magnétiques d’oxyde de fer issues de l’érosion continentale et présentes dans la roche.

Mes travaux portent précisément sur le caractère global de cette technique. L’explication classique qui revient à déduire des mesures de susceptibilité magnétique les variations du niveau marin, nous l’avons affinée pour prendre en compte d’autres facteurs tels que le changement climatique ou des caractéristiques locales. Cette approche nous a valu une reconnaissance de l’Unesco et de l’« International Union of Géoscience » qui élisent chaque année une dizaine de projets dans le monde contribuant à une meilleure compréhension de la géologie à l’échelle mondiale (« International Géoscience Programs »). L’Université de Liège pilote un de ces projets que je coordonne avec ma collègue Anne-Christine Da Silva. Intitulé « Application of Magnetic Susceptibility in Paleoenvironmental Reconstruction », il rassemble une centaine de laboratoires du monde entier, répartis dans 30 pays Ce réseau a été une occasion de constituer une base de données considérable et de progresser dans le comparatif.

Auteur de nombreux articles scientifiques, vous venez d’écrire un ouvrage de synthèse « Pétrologie sédimentaire. Des roches aux processus »(*), qui décode le mystère des roches, de leur formation à l’interprétation qu’on peut en faire.

La première partie du livre est consacrée à tout ce qui arrive à une roche soumise aux processus sédimentaires : érosion, transport, dépôt, diagenèse. Dans la seconde partie, j’aborde les roches sédimentaires et leur interprétation, c’est-à-dire l’étude de leur mode et conditions de formation qui nous livre des informations sur les environnements anciens, sur l’histoire du vivant et de la Terre.

La pétrologie sédimentaire s’avère un très bon témoin de l’évolution des océans et du climat. On peut aujourd’hui reconstituer des étapes de l’histoire de la terre en circonscrivant des phénomènes qui ont eu lieu au même moment mais à des endroits différents du globe !

Quels sont vos projets pour le futur ?

Mes « grands » projets impliqueraient d’adjoindre un chercheur supplémentaire à notre équipe pour travailler sur le Secondaire du sud de la Belgique et l’est du bassin parisien. Il s’agit de formations plus récentes et notre objectif serait de comprendre l’architecture du bassin de sédimentation. Nous avons tous les matériaux pour mener à bien ces recherches.

Je compte aussi bien sûr développer encore les recherches sur les récifs, en affinant la reconstitution des récifs dévoniens et en les comparant à d’autres récifs anciens.

Actuellement, outre Anne-Christine Da Silva, chargée de recherche FNRS, qui s’intéresse aux carbonates et à la susceptibilité magnétique, notre laboratoire compte quatre doctorants. L’un d’entre eux est assistant et est donc financé par l’université, le mandat du second est subsidié par le Musée d’Histoire naturelle du Luxembourg, le troisième fait sa thèse, à ses frais, sur le massif de Rocroi et le dernier commence un doctorat sur la géologie de l’Iran en appliquant les techniques d’ici.

Le cap difficile pour les départements de géologie se joue au niveau de la formation à la recherche et du doctorat dans la mesure où il n’y a pas de tradition de soutien par l’industrie ou par le mécénat. Nous avons plus de chances en ce qui concerne l’enseignement, avec un accès plus facile aux crédits, notamment pour faire du terrain.

Dans mes activités pour demain, il y a encore la relecture de la carte géologique de la Wallonie dont je suis devenu le rapporteur scientifique. L’enjeu est de taille puisque la dernière carte complète date du début du XXe siècle. Toute observation géologique doit se replacer dans un cadre théorique qui a changé au fil du temps. Nous disposons d’archives qui permettent de comprendre comment la carte s’est construite dans le passé. On peut donc aussi proposer une reconstitution de son histoire. Mon livre de géologie de terrain qui va paraître cette année en France comprendra un chapitre sur l’historiographie de cette entreprise cartographique.

En 2010, vous êtes entré à l’Académie Royale. Des projets aussi de ce côté ?

Oui, dans le cadre du Collège Belgique dont les activités conviennent particulièrement bien à mes préoccupations de diffusion et d’accès des connaissances. En coordonnant une session spéciale, à Namur en mai prochain, intitulée « Géosphère et hydrosphère », je me réjouis d’élargir l’audience pour notre discipline et de montrer à un autre public l’immensité du temps en géologie (comment le diviser, comment le compter). Ce parcours à travers l’échelle des temps sera l’occasion d’évoquer nos régions et de fixer à quel endroit et avec quel type de paysage la Wallonie se situait à tel ou tel moment géologique.

Le programme est donc conçu autour de deux axes : le temps et la genèse du sous-sol abordés par Johan Yans, Alain Préat et moi-même. Yves Quinif traitera du phénomène de karsification et de la formation des grottes, dans une perspective historique sur un demi-milliard d’années.


Maud Sorède, février 2011.

Pour en savoir plus…

(*) BOULVAIN, F. & VANDER AUWERA, J., Géologie de terrain. De l’affleurement au concept, Paris, Ellipses, à paraître en 2011.

BOULVAIN, F., Pétrologie sédimentaire. Des roches aux processus, Paris, Ellipses, 2010, 259 p.

DA SILVA, A-C., BOULVAIN, F., Magnetic Susceptibility, correlations and Paleozoic Environments, Geologica Belgica, 2010, p. 287-499.

VENNIN, E., ARETZ, M., BOULVAIN, F. & MUNNECKE, A., Facies from Palaeozoic reefs and bioaccumulations, Mém. Museum national Histoire naturelle, Paris, t. 195, 2007, 341 p.

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