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La carrière de Villejust
Villejust-sur-mer, il y a 30 millions d’années
Saviez-vous que Villejust héberge une forêt fossile, vestige géologique exceptionnel de la période d’il y a 33,9 à 27,3 millions d’années ?
Nous vous invitons à remonter le temps, vers cette période chaude de l’Oligocène, quand l’Europe s’est rattachée à l’Asie, et la mer formait un golfe en région parisienne !
D’une Terre « serre » à l’englacement de l’Antarctique
Au fur et à mesure des mouvements tectoniques des plaques terrestres, des variations de la composition de l’atmosphère, du climat et du niveau de la mer à l’échelle géologique, la géographie a varié.
Au cours de la période de l’Eocène, il y a environ 56 millions d’années, l’atmosphère contenait 4 fois plus de dioxyde de carbone (CO2 ) qu’aujourd’hui, l’effet de serre était très intense, et le climat de la Terre était très chaud : la température à la surface de la Terre était plus de 10°C plus élevée qu’à présent, et la plupart des régions étaient couvertes de forêts, jusqu’aux régions polaires.
Graduellement, les soulèvements de montagnes ont affecté les grands équilibres du cycle du carbone, par le phénomène d’altération chimique des roches[1]. Cela a lentement retiré du CO2 de l’atmosphère, et le climat s’est rafraîchi. Les mouvements des plaques tectoniques ont aussi entraîné l’ouverture de passages océaniques autour de l’Antarctique, modifiant les grands courants océaniques.
Ces deux effets ont permis le début de l’englacement permanent d’une partie de l’Antarctique, il y a 34 millions d’années, ce qui marque le début de la période de l’Oligocène. Cela a entraîné une baisse de plusieurs dizaines de mètres du niveau de la mer.
Le climat de notre région est passé d’un climat tropical à un climat plus aride, subtropical à méditerranéen, avec un contraste plus marqué entre des étés chauds et des hivers plus doux.
[1] A l’échelle géologique (millions d’années), le niveau de CO2 dans l’atmosphère dépend de l’équilibre entre les émissions provenant des volcans, et l’élimination de CO2 par l’altération des roches silicatées. En réagissant avec les eaux de pluie, le CO2 atmosphérique forme des petites quantités d’acide carbonique, qui peut dissoudre partiellement certains des minéraux qui constituent les roches silicatées, comme le mica et le feldspath. C’est un processus très lent, qui use la roche de quelques millimètres par millénaire. Le ruissellement entraîne ensuite le carbonate de calcium (formé par l’eau de pluie et les minéraux des roches) vers le fond de l’océan, où il se transforme en cristaux de calcite puis en calcaire. Le CO2 retiré de l’atmosphère par l’altération des roches est alors piégé longtemps au fond des sédiments marins, et peut ensuite être réémis vers l’atmosphère par les volcans.
Le golfe du bassin parisien
En même temps, les mouvements des plaques tectoniques et la baisse du niveau de la mer ont entraîné le rattachement de l’Europe à l’Asie (voir Figure 2), avec la disparition de la mer qui les séparait auparavant. Ces facteurs climatiques (hivers moins chauds, aridification) et géographiques (permettant l’arrivée d’espèces provenant d’Asie) ont transformé la faune des mammifères européens – ce que les premiers naturalistes avaient identifié comme une « grande coupure » dans l’évolution du vivant en Europe, il y a environ 33,5 millions d’années.
Il y a environ 33 millions d’années, c’est la dernière fois que la mer a pu envahir le Bassin parisien, ce qu’on appelle une transgression marine. Elle y formait alors un golfe chaud, peu profond, au fond plat, y déposant une couche de sable pouvant atteindre jusqu’à 70 mètres d’épaisseur (« sables de Fontainebleau ») et un ensemble de fossiles, témoignant de paysages littoraux. Le lent soulèvement du nord du bassin parisien a ensuite entraîné l’évacuation des eaux de mer, et les paysages se sont à nouveau transformés, avec la formation de dunes, de plaines herbacées et de marécages, et de lacs d’eau douce. Ainsi, un grand lac s’était ensuite formé sur la Beauce.
Figure 2 : en haut, géographie de la surface terrestre, il y a 40 millions d’années (à gauche) et 20 millions d’années (à droite), montrant la fermeture de la mer qui séparait l’Europe de l’Asie, ce qui a permis l’arrivée d’espèces terrestres en provenance de l’Asie.
En bas, zoom sur la géographie de l’Europe montrant le golfe du bassin parisien, il y a environ 33 millions d’années.
Les vestiges d’une faune disparue
De nombreux vestiges de la période de 34 à 28 millions d’années ont été étudiés par les premiers naturalistes, dès le milieu du 18ème siècle, et ont contribué à mieux comprendre l’histoire géologique du bassin parisien. Cette période a été appelée « Stampien », du nom de la ville d’Etampes, à partir des travaux du paléontologue français Alcide d’Orbigny en 1852 ; au niveau international, elle est maintenant dénommée « Rupélien », du nom de la rivière Rupel en Belgique, parce qu’elle avait été décrite dès 1849 par le géologue belge André Dumont.
De Longjumeau à Marcoussis ont ainsi été retrouvés et étudiés les vestiges des écosystèmes marins de cette époque : des milliers de dents et de restes osseux de poissons et requins, des vestiges de mollusques marins, des coquilles fossiles d’huitres et de bivalves (coquillages), des restes de crocodiliens, de tortues et de siréniens, des mammifères marins proches des lamantins actuels, de gros herbivores brouteurs profitant du vaste herbier au fond de la mer (Figure 3), et même quelques restes de grands oiseaux marins de la même famille que les albatros.
Certains restes d’animaux terrestres qui se sont accumulés dans le sable des cours d’eau ont aussi été fossilisés : mollusques terrestres (escargots), rongeurs, mais aussi restes de grands mammifères terrestres qui ont ensuite disparus, de proches parents des rhinocéros ou des hippopotames, comme à Itteville (Figure 4).
Figure 3 : reconstitution de l’écosystème marin du golfe du nord de l’Essonne, il y a 30 millions d’années, à partir de l’étude de la carrière de Pierrefitte (Saint-Hilaire), le plus riche gisement de fossiles de la région d’Etampes. Ce géosite fait partie de la Réserve Naturelle des Sites géologiques de l’Essonne, et une promenade aménagée vous permet d’y découvrir les traces laissées par la mer. Le mammifère marin herbivore, au milieu de la fresque, est un Halitherium, un genre fossile de siréniens (qui englobe les familles du Dugong et des Lamantins).
Figure 4 : reconstitution de l’écosystème terrestre, après le recul de la mer dans le nord de l’Essonne, il y a 30 millions d’années, à partir de l’étude du gisement exceptionnel de fossiles continentaux de la sablière d’Orgemont, à Itteville. Vous pouvez y voir, de gauche à droite, au premier plan, plusieurs grands mammifères des espèces suivantes : Entelodon sp. (proche parent des cochons, omnivore), Bachiterium curtum (chevrotin herbivore), et Ronzotherium romani (rhinocéros « coureur » herbivore), et, en arrière-plan, Protapirus sp. (un tapir, ongulé herbivore). Les rongeurs sont de l’espèce Eucricetodon cf. hüberi (un hamster granivore). Les reptiles sont de l’espèce Diplocynodon sp.(proche parent des aligators). Ce géosite fait partie de la Réserve Naturelle des Sites géologiques de l’Essonne, et vous y trouverez aussi une promenade aménagée avec des panneaux explicatifs.
La forêt fossile de Villejust
Le sable très pur de la carrière de Villejust a été exploité par la société Chèze à partir de 1965, pour la fabrication de verre. C’est là que les ouvriers de la carrière ont découvert un « paléosol », un sol ancien, en 1975, puis deux géologues amateurs ont trouvé une souche d’arbre silicifiée[2], en 1985.
Cette souche exceptionnelle de 2,50 mètres de diamètre, d’un arbre de plus de deux siècles, est exposée au Jardin des Plantes, à Paris. Plus d’une centaine de souches enracinées, de morceaux de troncs, et des restes de plantes herbacées ont ensuite été identifiés à partir de 1987.
Ces souches appartenaient à de grands cyprès résineux subtropicaux, qui s’étaient installés dans un environnement assez aride, entre les dunes de sable déposées ? par les vents après le retrait de la mer, au-dessus d’un premier sol contenant des plantes herbacées. Les arbres, d’une hauteur de 15 à 20 mètres, ont probablement été brisés au-dessus de leur souche par une tempête, puis ces souches ont été enfouies par le sable des dunes et minéralisées.
[2] Le bois se fossilise lorsque les minéraux (ici la silice) remplacent la matière organique. Cette pétrification se produit lorsque le bois est enfoui dans un sol riche en silice, où celle-ci empêche la putréfaction du bois, s’y cristallise et durcit jusqu’à devenir une pierre.
C’est pour cela que le site de la sablière du bois de Lunézy, entre Villejust et Saulx-les-Chartreux, est protégé depuis 1996 par la Réserve des Sites Géologiques de l’Essonne.
Ce site exceptionnel n’est pas accessible au public.
Pour les passionnés de géologie en Essonne, l’Association Géol’Essonne est présente sur les réseaux sociaux (Linkedin et Facebook) et organise des visites, par exemple dans la carrière du Déluge à Marcoussis, au moment des journées du Patrimoine.
Texte rédigé par Valérie Masson-Delmotte, pour Villejust Nature Environnement
Remerciements :
Merci à Jean-Paul Baut (Géol’Essonne), Pierre Sépulchre (CNRS, Paris Saclay), Kévin Moreau (Université de Franche-Comté), Guillaume Dupont-Nivet (Université de Rennes) pour le partage de leurs connaissances, figures, conseils et relectures. Merci à Elysa Doan, de la Réserve Naturelle Nationale des sites géologiques de l’Essonne, pour l’autorisation de reproduire les illustrations.
Pour en savoir plus :
Baut et al, Stratigraphie, vertébrés marins et peuplements associés de gisements disparus du Stampien (Rupélien) du Nord du Hurepoix (Essonne, France), Bull. Inf. Géol. Bass., Paris (2021)
Briais, J., Le Cénozoïque du bassin de Paris : un enregistrement sédimentaire haute résolution des déformations lithosphériques en régime de faible subsidence, thèse de doctorat, Sciences de la Terre, Université de Rennes, 2015.
Exposition, il y a 30 millions d’années en Essonne, de la Réserve Naturelle des sites géologiques de l’Essonne, Maison de l’Environnement, Domaine départemental de Montauger, du 8 janvier au 30 mars 2025, https://www.essonne.fr/cadre-de-vie-environnement/patrimoine-naturel/agenda/detail/exposition-il-y-a-30-millions-dannees-en-essonne
Lozouet P. (coord.) 2012. — Stratotype Stampien. Muséum national d’Histoire naturelle, Paris ; Biotope, Mèze, 464 pages
Moreau K., Caractérisation des hétérogénéités réservoirs dans les carbonates continentaux du Cénozoïque du bassin de Paris, liens entre faciès sédimentaire, diagénèse et propriétés pétrophysiques, thèse de doctorat, Université Paris Saclay, Sciences de la Terre, 2023
Poblete F. et al, Towards interactive global paleogeographic maps, new reconstructions at 60, 40 and 20 Ma, Earth-Science Reviews, 2021 ; Cette vidéo permet de voir l’évolution de la géographie au cours des derniers 65 millions d’années à partir de leurs travaux, https://s-ink.org/global-cenozoic-paleogeography
Résumé technique du rapport du GIEC de 2021 sur les bases physiques du changement climatique, en français, ici : https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/resources/translations/
