Le nom Cambrien a été introduit en géologie par Adam Sedgwick en 1835. Ce nom dérivé de Cambria, le nom latin du Pays de Galles, où les terrains de cette période affleurent particulièrement bien.

Le Cambrien est le seul système n'ayant pas encore de biostratigraphie établie à l'échelle mondiale à cause du fort endémisme de la faune. Par vote en décembre 2004 de l'ISCS (International Sub-commission on Cambrian Stratigraphy), le Cambrien a été divisé en quatre séries et dix étages en vue de remplacer les termes anciens de Cambrien inférieur, moyen et supérieur. Les divisions sont en cours de définition, aussi les séries et étages ont provisoirement un numéro. Les travaux devraient aboutir d'ici 2010.

Le Paléozoïque (-542 à -250 millions d'A) est ponctué de deux phases de glaciation. Le climat chaud éleva le niveau des mers.
Le Cambrien (-542 à -488 millions d'A), qui inaugure la période, voit l'apparition des deux continents principaux issus de Rodinia le gigantesque Gondwana et la Laurussie (ou Laurasia). La future Europe de l'Ouest est localisée sur le Gondwana tandis que la future Europe du Nord sera constituée par les fragments de plaques continentales. Il n'y a alors aucun continent aux pôles, donc pas de calotte polaire. Les terres émergées sont encore désertes et subissent une érosion intense.
Puis, à la fin de l'ordovicien (-443 millions d'A), le Gondwana en position polaire connait une courte période glaciaire qui pourrait ne pas avoir excédé 1 million d'années. Une baisse ponctuelle du taux de C0₂ atmosphérique pourrait en être à l'origine... Voilà qui explique les stries caractéristiques des calottes glaciaires retrouvées en plein Sahara.

Les sédiments cambriens révèlent l'extension de mers peu profondes recouvrant des plates-formes continentales, et une brusque multiplication de nouveaux groupes animaux (animaux à parties dures notamment). Cette "explosion cambrienne" reste mal expliquée. On a mis en avant les modifications climatiques, l'activité accrue de prédateurs ou encore les sels marins favorisant l'absorption de substances chimiques et le dépôt de couches dures sur la peau. Mais le développement de squelettes externes (exosquelettes) peut avoir été une réaction adaptative à l'apparition de nouvelles niches écologiques. Il pouvait s'agir d'organismes des grandes profondeurs nouvellement acclimatés aux habitats de surface ou inversement, mais aussi d'une évolution vers des espèces capables d'exploiter des ressources alimentaires nouvelles.

FLORE : C'est l'époque où une flore terrestre se forme.

FAUNE : De minuscules (1 à 5 mm) métazoaires à coquilles et à faible diversité, les SSF (Small Shelly Fossils), sont alors très répandus dans le monde (Australie, Inde, Chine, Mongolie, Sibérie, Iran, Amérique du Nord, Europe, etc.). Cette apparition et celle de la faune édiacarienne, à partir de 565 Ma, représentent 2 pulsations majeures caractérisant l'émergence des animaux macroscopiques à la fin du Néoprotérozoïque et au Cambrien inférieur, suivie par "l'explosion cambrienne".
Au Cambrien basal apparaissent Anabarites, Protohertzina et mollusques primitifs. Les organismes à squelettes et à membres distincts deviennent progressivement plus abondants. Au Tommotien 530-527 Ma), de nouveaux phyla sont recensés : Brachiopodes et Porifères (récifs d'Archéocyathes), Lapworthella, et de nombreux phyla à corps mou. À l'étage Atdabanien (527-525 Ma), surgissent les arthropodes (dont les trilobites qui domineront le Cambrien) et des échinodermes primitifs.
Au Cambrien moyen, la faune de Burgess Shale (vers 520 Ma) sera composée d'animaux à corps mou et d'animaux à parties dures. La plupart des phyla modernes marins y sont représentés (sauf les Bryozoaires). On en décompte environ 37 parmi lesquels des Porifères, Annélides, Priapulides, Onychophores, Mollusques, Arthropodes, Colentérés, Echinodermes, Chordés et de nombreux phyla éteints à corps mou. On estime peut-être à une centaine le nombre de phyla apparus au Cambrien. La diversification se situe au niveau des phyla et non des genres (environ 400 genres au Cambrien pour 1500 à l'Ordovicien). Le Cambrien ressort ainsi plus comme un période d'essais évolutifs intenses (radiation évolutive) des métazoaires et de diversification des lignées que comme une période de spécialisation. La radiation cambrienne des métazoaires constitue un des évènements des plus importants de l'histoire de la vie avec l'apparition de la plupart des "plans d'organisation" associés aux innovations les plus essentielles des organismes vivants (squelettes minéralisés, intestins, mâchoires, branchies, yeux, etc.).

Les causes proposées de "l'explosion cambrienne" peuvent être classées en deux catégories :
- causes intrinsèques : la flexibilité génétique, la complexification des gènes des métazoaires, l'existence de niches écologiques, l'apparition de système plus complexes prédation et relations prédateurs-proies ;
- causes extrinsèques : modifications environnementales globales, dont de composition chimique des océans (carbone, soufre, calcium), variations du niveau des nutriments, phosphogenèse, formations calcaires, augmentation du taux d'oxygène dans l'atmosphère et les océans.

DÉBUTS DES ARCHIVES FOSSILES ; La vie animale du cambrien a été extraordinairement variée, mais inégalement fossilisée ; les coquilles dures se fossilisent mieux que les corps mous ; c'est pourquoi les roches de cette époque sont riches en fossiles coquilliers. À Burgess Shale, site autrefois sous-marin aujourd'hui surélevé dans une partie des Rocheuses canadiennes, des milliers de petits animaux bizarres et à coquilles ont été engloutis et bien conservés dans un glissement de limon boueux qui a également (phénomène rare) fossilisé des animaux à corps mou. Dans les roches du Cambrien, on peut observer que de nombreux ancêtres d'animaux vivant aujourd'hui venaient tout juste d'apparaître. C'étaient les mollusques à coquille et à tentacules qui ont évolué jusqu'à nos palourdes et bigorneaux, et des Arthropodes aux pattes articulées qui ont donné les crabes, crevettes et homards. Les étoiles de mer, les oursins, les coraux, les éponges, sont également apparus à cette époque. Ils augmentèrent sensiblement le nombre des familles connues et modifièrent la composition des communautés vivant sur les fonds marins.

À l'ère primaire s'est accompli l'essentiel du règne végétal et des invertébrés. Les vertébrés ont également abouti à la plupart de leurs types dans les 4 classes inférieures : Agnathes, Poissons, Amphibiens et Reptiles.
Au Cambrien, les coquillages apparaissent en grand nombre tels que les Annélides, Brachiopodes, Cnidaires, Crustacés, Mérostomes, Mollusques, Onychophores, Trilobites et Spongiaires. En revanche aucun vertébré relatif à cette époque n'a été découvert. C'est à cette période charnière de l'évolution, que serait apparu le mésoderme (troisième couche), il y a environ 600 millions d'années. Les animaux triploblastiques (qui possèdent endoderme, ectoderme et mésoderme) acquièrent des organes à fonctions spécialisées et bien individualisées et une tête (à l'exception des échinodermes à symétrie radiaire). L'évolution s'accéléra et de nouveaux plans d'organisation contribuèrent grandement à compliquer le règne animal.
Jusqu'à maintenant, l'explosion de la vie, il y a 580 Ma était attribué au taux d'oxygène devenue suffisamment élevé. Cette explosion eu lieu immédiatement après la fin de l'épisode "Boule de neige terrestre" est fut même appelé : Big bang biologique. En moins 100 ans, la glace a fondu de manière spectaculaire, à la suite de réchauffement dû à l'effet de serre causé par l'accumulation de dioxyde de carbone (CO₂) dans l'atmosphère. Après la fonte des neiges, des populations isolées d'organismes simples, qui auraient survécu à proximité de sources chaudes, se sont mélangées et ont proliféré dans des conditions extrêmes (chaud, froid, acidité et gaz carbonique). Il est particulièrement admis qu'à la suite des désastres naturels des types génétiques peuvent survivre et muter pour former de nouvelles bases à l'évolution. Les plantes qui avaient survécu ont participé à cet emballement de la vie. Leur prolifération a accru le taux d'oxygène qui a alors permis à la vie de se diversifier rapidement.

Par contre notre connaissance sur l'étude des horloges moléculaires que sont les protéines est trop faible. La moindre erreur d'interprétation peut propulser les chercheurs vers de fausses pistes. L'étude comparative des protéines des plantes et des animaux étant basé sur une évolution simultanée, il suffit que cela soit faux pour que tout s'écroule.
Mais une nouvelle hypothèse vient de voir le jour. Les scientifiques qui étudient les roches à proximité de l'ancien cratère d'impact d'Acraman au sud de l'Australie (32°1 Sud et 135°27 Est), ont mis en évidence quelque chose qui pourrait modifier les théories actuelles de la "boule de neige" expliquant comment la vie sur terre s'est rapidement diversifiée il y a 580 millions d'années. Les chercheurs Australiens, Kath Grey, Malcom Walter et Clive Calver, émettent l'idée que la période de glaciation intense, qu'a connu la Terre il y a 580 millions d'années, aurait permis l'évolution des organismes simples en organismes plus complexes.

Dans l'édition de mai 2003 du journal de Géologie internationale, les chercheurs avancent qu'il y a 580 millions d'années l'impact d'un astéroïde, connu sous le nom d'événement d'Acraman, a joué un rôle pivot dans le bond de l'évolution. Le trou creusé par cet impact représente 4 fois la taille de Sydney. Durant les 3 premiers milliards d'années de l'histoire de la Terre, les bactéries et les algues unicellulaires dominèrent la vie. Le professeur Grey de déclarer, "C'est alors, que durant la nuit, géologiquement parlant, les ancêtres des animaux modernes et les plantes sont apparues subitement dans les fossiles, il y a à peu près 500 millions années". La grande question est...

Les chercheurs suggèrent que l'explosion de la vie entre 600 et 540 millions d'années fut le résultat d'une intense période de glaciation globale. Cependant, si les résultats des recherches en cours prouvent ce fait, la cause pourrait se trouver en dehors de notre planète.

Grey, qui a étudié le plancton fossilisé (algue unicellulaire) à partir des forages effectués à travers Australie, a découvert que, comme prédit par la théorie de la "boule neige", les plaques bactériennes et quelques espèces simples de planctons sphériques étaient les seules organisations qui soient parvenues à survivre à l'intense période glaciaire. Grey a déclaré que pendant que le niveau de la mer s'élevait, à la fin de la période glaciaire, le nombre de ces formes sphériques s'est accru, mais il n'y a aucun signe d'une nouvelle espèce émergeant à la fin de la période glaciaire, pour avoir des idées sur la diversification rapide de la vie à cette époque." Grey pense qu'il n'y avait pas plus de 50 espèces nouvelles, très complexes, après environ 20 millions d'années, qui auraient remplacé soudainement le petit nombre d'espèces peu évoluées, enregistrées dans les fossiles. Pour lui, ce qui est réellement intéressant c'est que des fossiles épineux plus complexes apparaissent juste au-dessus d'une couche de roches au sud de l'Australie, associé avec l'impact d'Acraman.

Dans une étude publiée par le Dr Calver, il aurait trouvé des changements radicaux de l'isotope de carbone, confirmés par les observations du Dr Grey. Le Prof, Walter a également noté que les échantillons liés à l'impact d' Acraman étaient similaires à ceux d'une extinction de masse et à ceux nécessaires à une récupération après un impact d'astéroïde. De ce fait, cet impact pourrait avoir produit des conditions idéales pour un changement rapide dans l'évolution des espèces. Grey d'ajouter que "les impacts suivants, comme celui de Chicxulub d'il y a 65 millions d'années ont supprimé de nombreuses espèces très variées, y compris les dinosaures (Voir extinctions), mais autour de l'impact d'Acraman seul un petit nombre d'espèces existaient vers 590 millions d'années, ce qui favorisa une extinction de masse. Et de conclure que : "la majeure partie des espèces qui survécurent, avaient suffisamment de ressort et de capacité pour hiberner pendant l'hiver cosmique qui suivit l'impact. Lorsque les conditions s'améliorèrent, ces espèces ont eu un avantage par rapport à leurs concurrents et purent s'adapter, proliférer et se diversifier rapidement, tout en développant leur instinct de survie". Grey et son équipe ont raisonné sur le fait que le plancton issu de cette diversification doit avoir joué un rôle essentiel dans le développement des animaux dont il est la base alimentaire.

L'existence de la structure d'impact d'Acraman fut déduite de la découverte de couche d'éjectas, âgés de 590 millions d'années, dans des schistes du précambrien supérieur de la formation de Bunyeroo dans des géosynclinaux à 430 km N.E. d'Adélaïde, au sud de l'Australie.

Ces couches contiennent de grandes quantités de grains de quartz choqué. Les éjectas ont été trouvés dans des affleurements et des forages sur de plusieurs centaines de kilomètres. L'examen de ces affleurements par des scientifiques a permis de confirmer qu'Acraman était un cratère d'impact à l'origine des couches d'éjectas de Bunyeroo. Le diamètre d'Acraman est de 90 km, avec des ondulations s'étendant jusqu'à 150 km. Les éjectas furent découverts à 450 km d'Acraman. Le centre est occupé par un lac de structure hexagonale de 20 km de diamètre, un lac salé (zone blanche à gauche du centre). Il n'est pas suffisamment clair si les lacs semi-circulaire Gairdner et Everard, que l'on peut voir en haut de l'image, appartiennent à l'impact ou non. S'ils en font partie, le diamètre d'Acraman passerait à 160 km.
http://www.unb.ca/passc/ImpactDatabase/images/acraman.htm

Les chercheurs pensent que l'astéroïde faisait 4 km (le Mt Blanc) et percuta le sol à la vitesse de 90.000 km/h (25 km/s) soit < 1/2 seconde pour traverser l'atmosphère. Il se vaporisa en une gigantesque boule de feu. Pendant ce laps de temps, l'atmosphère fut chauffée, soufflée et perturbée pour des siècles. Des vents violents ont tout ravagé sur de très grandes distances. Un cratère évalué à 4000 m de profondeur fut creusé, engendrant d'énormes tremblements de Terre qui ont déclenché des tsunamis de plus de 100 m de hauteur dans une mer peu profonde, située à 300 km de là. 600 millions d'années plus tard, l'érosion n'a pas laissé grand chose. Un lac salé (1) entouré de basses collines est tout ce qu'il reste de l'emplacement du cataclysme d'Acraman. Voyageant à 3 km/s, l'onde sismique est arrivé sur les côtes une ou deux minute plus tard, salissant l'eau dans un nuage de sédiments. Ensuite les débris sont arrivés du ciel. La vitesse fit que ces débris s'enfoncèrent à plus de 200 m. Les cailloux et les rochers brûlants tombés dans l'eau qui s'évapora en un bouillonnement intense. Le méthane issu des vases s'enflamma, provoquant des incendies énormes. Les fumées et les suies obscurcirent le ciel pendant des années. La température chuta. L'hiver nucléaire s'installa. Une heure après l'impact, les tsunamis balayaient la côte. Cette histoire est encore écrite dans le sol où l'on retrouve les ondulations causées par l'onde sismique.

LE CAMBRIEN DANS LE MONDE

Les terrains cambriens affleurent particulièrement bien de par le monde, et sont présents sur tous les continents. En Amérique du Nord, on rencontre le cambrien au Canada, Groenland, États-Unis et Mexique. En Amérique du Sud, on le trouve en Argentine et en Uruguay. En Afrique, il est particulièrement bien représenté au Maroc, en Algérie, et vraisemblablement en Libye et en égypte par forage. On le signale aussi en Guinée. En Europe, il se rencontre au Portugal, Espagne, France, Royaume-Uni, Irlande, Belgique, Norvège, Suède, Danemark (blocs glaciaires erratiques), Estonie, Allemagne, Italie, Pologne et en Tchéquie. En Asie, on le rencontre en Jordanie, Arabie saoudite, Oman, Turquie, Iran, Afghanistan, Kazakhstan (et vraisemblablement les autres états plus à l'est.), Russie (Sibérie), Mongolie, Chine, Corée, Inde, Vietnam, Malaisie. On le rencontre aussi en Australie, Nouvelle-Zélande et sur le continent Antarctique.

LE CAMBRIEN EN FRANCE

Le Cambrien est bien représenté en France, dans la Montagne Noire, les Pyrénées, mais aussi en Normandie (Carteret, vallée de l'Orne), les Cévennes, dans de petits affleurements dans les pays de la Loire (Sillé-le-Guillaume,Puihardy, Sigournais, Cléré-sur-Layon), et enfin dans les Ardennes. La découverte de fossiles cambrien en France date de 1888, quand J. Bergeron trouva des débris de trilobites en Montagne Noire. Cette découverte eut un grand retentissement dans le milieu géologique français, car les faunes cambriennes (la "faune première"), avaient alors été découvertes un peu partout en Europe, sauf en France. Comme il a été évoqué précédemment, il n'y a pas de biostratigraphie établie de façon mondiale, aussi existe-t-il de nombreuses échelles locales, en attendant que toutes soient corrélées. Une biostratigraphie existe pour le sud de l'Europe (France, Espagne, Italie), qui s'applique aussi partiellement en Allemagne, en République tchèque, au Maroc et en Turquie.

- Cambrien inférieur : il contient les étages Cordubien, Ovétien, Marianien et Bilbillien, tous définis en Espagne.
- Cambrien moyen : il contient les étages Léonien, Caesaraugustien et Languedocien.
Chacun de ces étages contient de nombreuses biozones, basées sur les archéocyathes puis sur les trilobites.
Les terrains cambriens de France appartiennent à plusieurs domaines ayant chacun une histoire paléogéographique distincte. La montagne Noire et les Pyrénées sont des restes appartenant à la marge continentale du Gondwana, alors que les affleurements plus au nord appartiennent à un ensemble de micro-continents coincés lors de l'orogenèse hercynienne.

STRATIGRAPHIE DU CAMBRIEN FRANÇAIS

Dans les Pyrénées, les terrains cambriens forment une épaisse série de plusieurs km, constituant la majeure partie de la chaîne. La stratigraphie n'est pas définitive et vient d'ailleurs de faire l'objet d'une révision. La partie supérieure du Groupe de Canaveilles (Formation de Cabrils) constitue la base du Cambrien. Le Groupe de Jujols (Formations d'Evol et de Jujols) constitue ensuite le Cambrien et probablement l'Ordovicien inférieur. L'ensemble est une puissante série détritique schito-gréseuse, avec des intercalations de carbonates.

Dans la Montagne Noire, la stratigraphie est particulièrement représentative.
- La Formation de Marcory, dont la base est Protérozoïque terminale et le sommet Cambrien inférieur, est constituée par une épaisse série de schistes et grès verts-bruns sombres pour une épaisseur voisine de 1000 m. Des intercalations calcaires sont connues, notamment dans le Minervois. Elles correspondent à un régime deltaïque.
- La Formation de Pardailhan est un régime d'alternances entre des bancs gréseux, et des barres de calcaires, ces dernières devenant de plus en plus dominantes. Son épaisseur est très variable, pouvant aller jusqu'à 250 m.
- La Formation de Lastours montre l'établissement d'une plate-forme carbonatée. Epaisseur allant jusqu'à 500 m.
- La Formation du Pont de Poussarou précède l'effondrement de cette plateforme, et voit le passage au Cambrien moyen.
- La Formation de la Tanque montre l'effondrement de la plate-forme, et l'ennoiement par un régime d'alternance schisto-calcaire, avec une teinte lie-de-vin caractéristique.
- La Formation de Coulouma est constituée de schistes versicolores (rouge, vert, jaune, bleu.). Épaisseur de 50 m environ.
- La Formation de Ferrals est constituée de barres quartzitiques, correspondant à un évènement régressif important, épaisseur allant jusqu'à 250 m.
- La Formation de la Gardie est constituée à la base par des schistes puis par des grès.
- Le passage à la Formation du Val d'Homs est parfois confus, mais marqué par l'intercalation d'épisodes calcaires dans une série schisteuse parfois importante. Ces deux formations font plusieurs centaines de mètres.

La limite supérieure du Cambrien n'est pas reconnue avec précision et fait l'objet de travaux en cours.