Niels Stensen - Définition
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Introduction
Niels Stensen (latinisée en Nicolaus Stenonis, en français Nicolas Sténon, en anglais Nicolas Steno et en italien Niccolo' Stenone) est un anatomiste et géologue d'origine danoise, né le 10 janvier 1638 à Copenhague et mort le 26 novembre 1686 à Schwerin. Il fut l'un des premiers à formuler des principes en géologie, une branche alors bien peu connue des sciences naturelles. Le plus connu d'entre eux est la Loi de la superposition d'après laquelle la couche supérieure d'une succession sédimentaire est toujours plus récente que les couches sous-jacentes, à moins de remaniements ultérieurs.
Sa vie est en grande partie marquée par son conflit personnel entre les explications religieuses des phénomènes naturels ayant cours alors et les découvertes scientifiques qu'il fit en ce domaine. Cela conduisit à sa fin funeste.
Sa vie et ses découvertes
Après avoir terminé ses études universitaires à Copenhague, Steno voyagea en Europe. Il aurait aimé voyager toute sa vie. Pendant ses voyages, il entra en contact avec des physiciens et d'autres scientifiques renommés, surtout aux Pays-Bas, en France et en Italie.
En 1660, il commença la médecine à Leyde, qui passait alors pour le centre de la connaissance médicale en Europe. En 1665, il partit pour Florence. Par ses études anatomiques, il attira l'attention du grand-duc de Florence, Ferdinand II de Médicis. Ferdinand lui octroya un poste à l'hôpital, ce qui lui laissa peu de temps pour ses études propres. De plus, il fut élu à l'Accademia del Cimento, un groupe de chercheurs inspirés par les approches scientifiques de Galilée.
Ses études en anatomie portaient sur le système musculaire et la manière dont la contraction musculaire s'opérait. Il utilisa la géométrie des muscles pour montrer qu'un muscle en contraction changeait bien de forme, mais non de volume.
Les principes de Steno
Steno formula trois principes (ou lois) qui se sont avérés être de grande importance pour la sédimentologie et la stratigraphie.
Le principe de l'horizontalité primaire
En partant de l'hypothèse que toute roche et tout minéral s'y trouvant ont été liquides, Steno en tira que les couches de roche et les sédiments équivalents ont été formés par le fait que les particules, dans l'eau ou un autre liquide, se déposent au fond. Ce processus devrait donner des couches horizontales qui se suivent. Le principe de l'horizontalité primaire qui en résulte implique que des couches de roches qui ne sont pas (plus) en position horizontale sont le résultat de modifications ultérieures au moment de la sédimentation.
Le principe de la superposition
Un autre principe que Steno formula dit que lorsqu'un objet solide est entouré d'un autre objet solide (par exemple un fossile par un sédiment), l'objet englobant prend la forme de l'objet englobé. Steno en conclut que les fossiles et les cristaux devaient avoir été pétrifiés avant la formation de la roche. Si une "pierre de langue" avait poussé dans une roche, la pierre de langue devait s'être formée suivant la roche, tout comme une racine, qui pousse dans une fissure et la remplit.
Ceci était justement bien le cas des veines et cristaux se développant dans les roches. Steno en tirait que ces veines devaient être apparues par le fait que des liquides percolaient au travers de la roche. Suivant l'idée que des matières solides englobantes prenaient leur forme d'après les matières englobées, Steno en arriva au principe de la superposition: les couches les plus récentes devaient être apparues au-dessus des couches les plus anciennes. La Loi de Steno est donc la suivante: « les couches de roche sont formées successivement, avec les plus anciennes en dessous et les plus récentes au-dessus, à moins que des processus ultérieurs n'aient modifié ce principe ». C'est cette théorie qui donna sa notoriété mondiale à Steno et qui fit qu'il peut être considéré comme le fondateur de la stratigraphie.
Afin d'expliquer les nombreuses exceptions aux principes de l'horizontalité primaire et de la superposition, Steno utilisa des exemples tels que les grottes, avec leur érosion d'une partie de la couche sous-jacente et qui lors d'éboulements font que de grandes parts de la roche supérieure se retrouvent sur une partie bien plus ancienne. Ceci était en fait la première description connue d'une disconformité ou (en stratigraphie historique) hiatus (une période de non-sédimentation, ou aucun sédiment n'est déposé et qu'il « manque » donc dans une roche une période temporelle).
Il développa aussi l'hypothèse que les roches peuvent être soulevées par des forces souterraines. Maintenant, un phénomène géologique tout normal, mais, à l'époque de Steno, une idée révolutionnaire. Ceci expliquait pour lui comment l'on pouvait trouver des dents de requins en haute montagne. De même des roches fondues (magma) peuvent constituer une exception à la loi de la superposition par le fait qu'en tant que roche plus jeune, elle peut être formée sous, entre ou au travers de roches plus anciennes.
Cette loi de Steno parle de temps relatif, étant donné que deux couches de roche horizontales l'une sur l'autre peuvent être formées avec un hiatus de millions d'années (certains sédiments océaniques) ou de seulement quelques heures (dépôts de marées).
Le principe de la continuité latérale
Suivant la troisième loi de Steno, la loi de la continuité latérale, les couches sédimentaires se suivent en principe latéralement, ce qui veut dire horizontalement. Les processus sédimentaires, en conclut Steno, ne s'arrêtent pas à l'endroit où sont trouvés les sédiments. C'est ainsi qu'il expliqua pourquoi la même roche se retrouve souvent en forme de collines sur les deux côtés d'une vallée. Entre, dans la vallée, ce sédiment était érodé. Maintenant nous savons que sur une grande échelle la sédimentation ne doit pas toujours se passer de manière latérale: un bassin sédimentaire n'est pas illimité, mais c'est toujours à l'heure actuelle un principe important de géologie.
