La Société géologique de Belgique a 150 ans. L’occasion de diverses manifestations qui mettent en lumière toute la gamme de métiers et de champs d’investigation qui se cachent derrière le terme générique de “géologie”. Une science dans laquelle l’ULiège a toujours excellé.
Si le congrès qui célèbre le 150e anniversaire de la fondation de la Société géologique de Belgique se tient à l’ULiège, ce n’est pas un hasard : Liège en est le berceau. Le sous-sol wallon, varié, complexe et riche en ressources naturelles a toujours attiré les scientifiques. Et pourtant, la science géologique est sans doute l’une des disciplines scientifiques les moins bien connues, entre autres parce qu’elle n’est pas enseignée comme telle dans les études secondaires. L’image du scientifique bottines aux pieds qui parcourt la campagne en prélevant des échantillons de roches s’impose encore trop souvent, alors que le métier de géologue a bien évolué et ses outils aussi. « La géologie ou science de la terre est la discipline qui vise à caractériser et à comprendre tous les processus qui régissent l’origine et l’évolution de la planète Terre, précise Bernard Charlier, président du département de géologie de l’ULiège, professeur associé et chercheur FNRS. Son champ d’investigation inclut donc des aspects organiques, comme l’origine et l’évolution de la vie, et inorganiques liés à la structure de la Terre depuis son noyau jusqu’à la surface. » Une définition qui n’est pas limitée à la science fondamentale mais aussi à la science appliquée. À Liège particulièrement où la faculté des Sciences appliquées a d’abord formé des ingénieurs des mines et ensuite des ingénieurs géologues.
Si la Société a été fondée à Liège en 1874, la géologie “liégeoise” est bien plus ancienne. Annick Anceau, conservatrice agrégée, secrétaire de la Société géologique de Belgique, professeure associée à la faculté des Sciences appliquées, est intarissable sur l’histoire de sa discipline*. Dès avant la création de l’Université, un grand nom se détache, celui du Liégeois d’Omalius d’Halloy (1843-1875), considéré comme le père de la géologie belge. On lui doit notamment la première carte géologique de la France, de la Belgique et des Pays-Bas (1822). Dès la fondation de l’université de Liège en 1817, des cours de géologie, paléontologie et minéralogie furent dispensés. Du côté de la paléontologie, un nom s’impose : celui du médecin Philippe-Charles Schmerling (1790-1836) qui fut chargé de cours de zoologie à l’Université mais restera célèbre pour sa découverte à Engis, en 1830, de deux crânes fossiles dont celui d’un enfant, identifié comme le premier néandertalien à avoir été découvert. Crânes toujours conservés dans les collections de l’Université. Plus près de nous, il faut citer Suzanne Leclercq – première femme professeure ordinaire en 1937 – qui a créé un laboratoire de paléontologie végétale à la renommée internationale. Elle a décrit notamment l’une des premières forêts du Dévonien (entre 419 et 359 millions d’années avant notre ère) et, surtout, a considéré que les plantes fossiles étaient de véritables plantes, à traiter comme telles et pas seulement comme indicateurs de la datation des couches terrestres. Une révolution à l’époque, dans les années 1920.
Côté géologie, impossible de passer sous silence André-Hubert Dumont qui occupa les chaires de géologie et minéralogie de 1835 à 1857. Pendant plusieurs années, il parcourut la Belgique pour établir une carte géologique détaillée du pays. Il imposa ainsi des noms d’étages stratigraphiques inspirés de noms de localités belges qui sont toujours en vigueur aujourd’hui comme le Famennien, le Rupelien, le Tournaisien et le Viséen. Il s’intéressa aussi aux nappes aquifères. Comme ses prédécesseurs et successeurs, Dumont enrichit les collections de l’Université, dont certaines pièces sont toujours conservées dans les collections du département de géologie. Successeur d’André Dumont, Gustave Dewalque, lui aussi géologue de renom, enseigna la géologie pendant 40 ans. Il fonda la Société géologique de Belgique, dont le siège était à l’université de Liège en 1874, afin de propager le goût des sciences géologiques et encourager la recherche dans ce domaine. À noter que ses membres étaient issus tant du monde académique que du monde industriel et comptaient bon nombre d’ingénieurs. Une diversité toujours d’actualité.
Difficile de ne pas entamer ce survol – car ce ne sont que des exemples – des opportunités qu’offre la géologie sans s’arrêter à la formation de ce qui est leur matière commune à toutes : les roches. Professeure au département de géologie, Jacqueline Vander Auwera est pétrologue géochimiste. Dissipons tout de suite un malentendu : la pétrologie n’a rien à voir avec la recherche de pétrole ! Le terme vient de petros, la pierre. Autrement dit, c’est l’étude de la formation des roches, en quelque sorte le fondamental de la science géologique.
« Il y a évidemment différentes origines des roches, explique Jacqueline Vander Auwera. J’étudie la pétrologie magmatique, c’est-à-dire les roches formées par la solidification de magmas, soit à une certaine profondeur à l’intérieur de la Terre (on dit dans ce cas que ce sont des roches plutoniques, les granites par exemple) soit en surface, les laves des volcans, et ce sont alors des roches volcaniques. » Ce sont là deux types de roches assez courantes, mais elle étudie en particulier les roches volcaniques du Chili, dans l’arc andin. Les roches magmatiques sont potentiellement importantes économiquement car elles peuvent être porteuses de gisements, notamment de platine (en Afrique du Sud par exemple) ou du cuivre (comme au Chili). « Mais l’intérêt de l’étude de ces roches est de mieux comprendre les conditions dans lesquelles ces magmas se solidifient, commencent à cristalliser en profondeur, remontent à la surface ; et in fine mieux saisir aussi la nature du manteau terrestre. La formation de ces roches magmatiques est liée à la dynamique interne de la Terre, la tectonique des plaques. Elles nous informent sur la manière dont ce système fonctionne. »
Pour essayer de caractériser au mieux ces différents paramètres, Jacqueline Vander Auwera et son équipe parcourent les volcans du Chili, prennent des échantillons de lave, identifient les minéraux qu’ils contiennent et les équilibres entre eux qui renseignent sur les conditions de formation de ces laves (pression, température à laquelle elles ont cristallisées, teneur en eau du magma, etc.). « Certaines données comme les endroits où se situent les réserves de magma sont essentielles pour la prévision des éruptions volcaniques. Elles contribuent à une meilleure connaissance des volcans même si prévoir des éruptions reste très compliqué. Il faut toujours bien connaître l’histoire de chaque volcan. »
À chacun ou chacune son époque favorite : certains aiment les sixties, d’autres les eighties… Chargée de cours au département de géologie, Anne-Christine Da Silva ne jure que par le Dévonien. Il faut avouer que cette période géologique, qui a duré une soixantaine de millions d’années (entre 419 et 359 millions d’années avant notre ère), a de quoi séduire : climat chaud, niveau élevé des océans, faune abondante qui se diversifie, installation rapide des plantes sur les continents… et extinction de près de 70 % des espèces pour terminer la période. Toute ressemblance avec notre époque est fortuite.
« Le Dévonien est une période qui s’observe partout dans le monde, y compris en Wallonie – à l’époque recouverte par les océans et située bien plus au sud qu’aujourd’hui – où il y a de nombreux affleurements de bonne qualité, explique la chercheuse. Cela permet d’étudier assez facilement les climats qui se sont succédé lors de cette période. » Ainsi, l’alternance de bandes de schiste (argile) et de calcaire permet d’observer des cycles dans l’intensité des saisons, liés à la révolution de la Terre autour du Soleil et sa rotation. « On essaie de retrouver cette périodicité dans les roches ; ça permet de mieux comprendre le climat et, comme ces cycles ont une durée constante, ce sont de véritables métronomes : cela permet de dater les roches. »
Dater les roches avec plus ou moins de précision, une hantise pour tous les géologues. C’est l’une des tâches d’Anne-Christine Da Silva. Pour ce faire, elle se rend dans de nombreux pays (États-Unis, Chine, Australie, République tchèque) et, dernièrement, au Maroc, pour y étudier un grand affleurement du Dévonien qui s’étire sur 14 millions d’années, ce qui permet d’affiner les contraintes sur la durée des différentes couches. Un affleurement qui présente un autre intérêt : « C’est une coupe dans laquelle des événements d’extinction sont associés à des anoxies visibles, on peut ainsi mieux les comprendre. » Les anoxies océaniques sont des périodes plus ou moins longues pendant lesquelles les océans ont vu leur quantité d’oxygène diminuer, ce qui a conduit à des extinctions. Associées aux extinctions, ces anoxies constituent un autre champ de recherches pour la Liégeoise. « On les repère très bien partout dans le monde, des États-Unis au Maroc mais aussi chez nous, à Sprimont par exemple. En période d’anoxie ou d’extinction, beaucoup d’animaux meurent et ne sont pas mangés ou dégradés par leurs semblables. Il y a donc accumulation de matière organique – du carbone – sur le fond des océans et les schistes deviennent noirs. Parfois comme du charbon ! » À nouveau, toute ressemblance avec la période actuelle…
Les chercheurs du laboratoire ont aussi étudié l’évolution des “dents de sabre”, ces canines supérieures allongées qui ornent la mâchoire de certains félidés. Ces animaux ont été modélisés, ce qui a permis par exemple de simuler le mécanisme de morsure et d’analyser comment le stress de la morsure se distribuait dans les os de l’animal. Mais les grands prédateurs marins retiennent aussi l’attention. Comme les mosasaures, grands reptiles marins de l’époque des dinosaures, qui doivent leur nom au fait que le premier des fossiles de ce type a été trouvé près de Maastricht dans une couche de craie (même si à leur époque, la Meuse n’existait évidemment pas !). Allant jusqu’à 12 m de long, ils étaient les plus grands prédateurs marins de la fin du Crétacé. « Ils nous intéressent, précise Valentin Fischer, car ils constituent un des derniers grands groupes de reptiles marins, qui va s’éteindre brutalement lors de la grande extinction qui a aussi frappé les dinosaures. C’est cela qui nous passionne : quels sont les phénomènes environnementaux qui peuvent affecter des grands prédateurs au sommet de la chaîne alimentaire ? Nous avons pu démontrer pour plusieurs groupes de reptiles marins fossiles que si les changements sont brutaux, vous aurez des taux d’extinction importants. » Toute ressemblance avec la situation actuelle….
La géologie n’est pas qu’une science. C’est aussi une science appliquée. Philippe Orban, chargé de recherches au sein de l’unité “Urban and environnemental engineering” de la faculté des Sciences appliquées, le revendique : « Il y a deux grands volets dans le métier d’ingénieur géologue, le volet “ressources minérales et recylage” mais aussi un volet “géologie de l’ingénieur et de l’environnement”. Ces deux volets nécessitent une connaissance approfondie du sous-sol. » Philippe Orban est un ingénieur géologue spécialisé en hydrogéologie ; il étudie donc les ressources en eaux souterraines et la manière de les exploiter et de les protéger. À l’ULiège, on essaie notamment de comprendre comment les eaux souterraines (les nappes aquifères) vont évoluer sous l’impact des changements climatiques. Mais aussi comment les recharger de manière maitrisée pour faire face aux déficits de précipitations. « Notre travail est aussi de protéger la ressource en eaux souterraines. En résumé, nous produisons des outils d’aide à la décision grâce aux modèles numériques que nous réalisons. Dans tout ce que nous faisons, il y a un aspect expérimental mais aussi de modélisation mathématique. »
C’est aussi le cas en géothermie, branche dans laquelle Philippe Orban s’est spécialisé aujourd’hui. « Le sous-sol, explique-t-il, a une qualité extraordinaire : sa température est pratiquement constante. Donc, en hiver, on peut l’utiliser pour réchauffer et, en été pour climatiser. La géothermie de faible profondeur est donc un atout pour décarboner le chauffage des bâtiments. Mais ceci nécessite de bien comprendre la géologie et la façon dont fonctionne le milieu souterrain pour pouvoir l’utiliser à bon escient de manière durable. » L’ingénieur utilise par conséquent les cartes géologiques, des forages et la prospection géophysique qui permet d’investiguer le sous-sol sans devoir réaliser des forages un peu partout. « Bien comprendre la nature et la structure du sous-sol est primordial, notamment ici en Wallonie où le sous-sol est complexe. »
L’ULiège étudie également des projets de géothermie minière qui consiste à récupérer la chaleur contenue dans les eaux ayant rempli les cavités laissées par l’exploitation minière. « Nous développons des outils de modélisation numérique pour savoir comment se comporte le sous-sol : si on injecte de la chaleur à un endroit, comment se comporte-t-il ? Comment cette chaleur se dissipe-t-elle dans le sol, notamment à cause des mouvements d’eau ? » Mais une chose est certaine d’après l’ingénieur géologue : même si la géothermie est une source d’énergie à ne pas négliger, dans la construction, elle sera d’autant plus performante si elle est appliquée à des bâtiments bien isolés.
* Annick Anceau et al., “Les sciences géologiques à l’Université de Liège : deux siècles d’évolution”, in Bulletin de la Société Royale des Sciences de Liège, vol. 86, 2017.
Huitième réunion internationale de Geologica Belgica 2024
Célébration du 150e anniversaire de la Société géologique de Belgique, du 11 au 13 septembre à l’ULiège, campus Outremeuse, rue de Pitteurs 20, 4020 Liège.
=> www.geologicabelgica2024.uliege.be/
À l’occasion des 150 ans de la Société géologique de Belgique, Anne-Christine Da Silva, dans la lignée de la superbe expérience Fossiles en ville, a développé avec Réjouisciences un parcours dans le centre historique de Liège qui permet de traverser le temps depuis le Cambrien jusqu’au Paléocène, soit 500 millions d’années. Les pierres utilisées pour la construction, provenant de carrières locales, racontent en effet l’histoire longue du sous-sol wallon. L’occasion pour les promeneurs de découvrir que nos édifices sont de véritables machines à remonter le temps.
=> www.rejouisciences.uliege.be/balades
Les 150 ans de la Société géologique de Belgique sont le prétexte à une exposition qui permet au public de découvrir les multiples facettes de la géologie. Julien Denayer, chercheur à l’Eddy Lab et président de la Société, cheville ouvrière de cette exposition organisée avec le pôle muséal de l’Université, ne cache pas son objectif d’intéresser le public à la géologie. « Celle-ci est plus que jamais nécessaire pour exploiter les ressources naturelles, pour dépolluer, pour stabiliser les sols, etc., mais nous manquons de bras et de cerveaux. C’est une science qui n’est pas enseignée en tant que telle dans le secondaire, d’où la difficulté d’attirer des jeunes vers ces études. »
L’exposition présentée à la Maison de la science comble sans aucun doute cette lacune. Les visiteurs y découvrent bien sûr l’histoire de la discipline et ses grands noms, la nécessaire complémentarité entre géologues et ingénieurs, les métiers actuels et ceux de demain. Et surtout d’incroyables objets issus pour beaucoup de la riche (la deuxième de Belgique) collection de fossiles (animaux et plantes) de l’ULiège. Comme le crâne de l’enfant d’Engis découvert par Schmerling au début du XIXe siècle, premier spécimen de Néandertalien. Ou le squelette d’une hyène des cavernes. Et bien sûr quantité de modèles 3D reconstitués grâce aux techniques actuelles.
Exposition du 12 septembre 2024 au 12 mars 2025, à l’Institut de zoologie, quai Van Beneden, 4000 Liège.
Au cours de cette année académique, l’ULiège décernera les insignes de docteur honoris causa au metteur en scène Thomas Ostermeier, directeur artistique de la Schaubühne depuis 1999 et enfant terrible du théâtre contemporain allemand.
À l’instar de Champollion, François Desset, chercheur en sciences de l’Antiquité à l’ULiège, est parvenu à déchiffrer l’une des plus anciennes écritures du monde : l’élamite linéaire, utilisée il y a près de 4800 ans dans le sud de l’Iran actuel.
Dans la “Task Force Vesdre”, 150 étudiants et chercheurs de l’ULiège, de la KU Leuven et de l’ULB ont mis leur force de travail et de réflexion au service des habitants et des communes sinistrées.
