La mer du Zechstein aux premiers âges

L'histoire géologique de la formation de l'archipel d’Heligoland ne remonte qu'à environ 260 millions d'années, à la fin du Permien, à l'ère Paléozoïque : au début du Zechstein, troisième époque du Permien, le continent primitif appelé Pangée fut submergé dans sa partie nord par un bras de mer arctique qui sépara l'actuelle Europe de l’Amérique : alors la mer Arctique recouvrit ce qui est aujourd'hui une partie de l'Europe centrale. La région d’Heligoland se trouvait recouverte par cette mer du Zechstein, dans ce qu'on appelle le fossé de l'Elbe. En raison du climat aride, l'eau s'évapora peu à peu, mettant à nu des évaporites consistant en dépôts de craie, de Dolomite, d’anhydrites et de sel : ces dépôts sédimentaires ont fait la richesse minière de l'Allemagne du Nord, exploitée tout au long de l'époque moderne.

La découverte, en 1913, du squelette fossilisé, long de 2,20 m, de Parotosuchus helgolandicus, un tétrapode primitif du groupe des temnospondyles, marqua une étape importante dans la paléontologie du Trias^[8]. On n'est pas parvenu à estimer le poids de cet animal, qui vivait il y a 245 millions d'années. Ses yeux, de petite taille, étaient placés assez haut sur le crâne. Il colonisait les mares périodiquement asséchées de la savane du crétacé qui recouvrait alors l'actuelle mer du Nord, et où il se nourrissait vraisemblablement de petits amphibiens et de reptiles.

Formation des roches à l'ère secondaire

Heligoland sur une carte postale des années 1890-1900.

Heligoland à l'hiver 1929-30. À droite se dresse la « Grande Anna », gigantesque piton de grès bigarré.

Les processus de formation des roches les plus importants pour Heligoland sont survenus au cours des premiers Âges de la Terre. Le climat tropical et subtropical qui régna au début du Trias s'accompagna d'une érosion de la chaîne hercynienne du continent. Ce climat favorisa une latérisation, donnant naissance à des roches à forte teneur en fer et aluminium. L’oxydation de ces produits détritiques est à l'origine de la coloration rouge franche des couches de grès typiques d’Europe centrale.

De grandes quantités de matériaux détritiques résultant de l'érosion des hauts plateaux primaires ont été transportés et ont sédimenté sur de grandes épaisseurs formant les couches de grès bigarré. Le plateau sous-marin de Heligoland est fait de couches de grès de plus de 1 000 m d'épaisseur. Les îles ne sont que la fraction proéminente, émergée de cet énorme banc rocheux.

Aux époques géologiques postérieures, et d'abord durant celle du calcaire coquillier, les dépôts sédimentaires se poursuivirent dans la région d’Heligoland. Les dépôts de cette période ont, eux, une épaisseur de plus de 300 m. Un grand nombre de fossiles se retrouvent dans cet horizon, associé à des conditions climatiques particulièrement favorables à la vie animale : on y distingue de nombreuses espèces de poissons, de dinosaures marins, de mollusques et de gastéropodes.

Héligoland comporte également des dépôts de l'ère Crétacé, qui commence il y a 140 millions d'années. À ce moment, toute l'actuelle mer du Nord est déjà recouverte par l'océan. Le climat chaud et humide, toujours prévalent, explique là encore la richesse en fossile des horizons rocheux correspondants.

Les coulées de halite de l’ère Tertiaire

L'épaisseur considérable des couches sédimentaires en mer du Nord (et cela dès le Mésozoïque) tient au fait que la région formait alors une dépression : ainsi, même lorsque la mer était à son plus bas niveau, du Trias à l'ère Tertiaire, il continuait de s'y déposer des produits d'érosion des massifs environnants. Sous le poids des dépôts récents, les dépôts plus anciens se consolidaient chaque fois un peu plus.

La surrection des grès d'Heligoland est en partie liée à ce processus de consolidation qui, augmentant la masse volumique des dépôts conféra une cohésion accrue aux couches inférieures. L'équilibre hydrostatique se traduit en effet par une pression croissante avec la profondeur : les couches inférieures, plus fortement comprimées, sont les plus denses. Au Mésozoïque, les dépôts du Trias, puis la craie du crétacé et du tertiaire continuèrent de recouvrir les bancs de halite du permien.

Un affleurement rocheux sous-marin (Felswatt) émergeant à marée basse au pied de la « Grande Anna ».

Les bancs primaires de halite continuèrent de se compacter jusqu'à atteindre la densité critique de 2,2 g/cm³, où le sel gemme présente une anomalie dilatométrique. Une fois ce seuil atteint, le sel gemme réagit par déformation plastique aux surcharges, et s'écoule tel un fluide visqueux à travers les points faibles de la croûte supérieure qu'il fait céder comme par des failles. Sous la pression de ces coulées, les couches supérieures de grès et de calcaire sont elles-mêmes repoussées vers la surface.

Le plissement des couches de grès et des autres couches géologiques sous la pression des coulées ascendantes de halite a laissé son empreinte sur la structure tectonique actuelle de Heligoland. Le pli de halite court selon un axe Nord-nord ouest–Sud-sud est, ce qui explique la direction du pendage des couches superposées, que l'on peut observer sur les faciès érodés des Felswatt du nord de l'île. Au cours du plissement, les couches ont glissé, si bien qu'on peut relever aujourd'hui une inclinaison des bancs de grès de 17° à 20°. Ainsi le long du littoral occidental de l'île de Heligoland on voit des couches ascendantes, et le long du littoral oriental des couches descendantes.

Persistance des promontoires gréseux à l’ère Quaternaire

La submersion du Quaternaire est une conséquence du refroidissement du climat au cours de l'ère Tertiaire. Les trois grandes ères glaciaires qui ont couvert de glaciers la moitié nord de l'Europe se sont accompagnées de profondes modifications du paysage.

Au cours de la Glaciation de Mindel (entre −480 000 et −300 000 ans) et de la Glaciation de Riss (entre −280 000 et −130 000 ans), l’inlandsis, dont il subsiste encore aujourd'hui des vestiges de moraine, recouvrit Heligoland. La poussée de la glace a dû s'accompagner alors d'un intense décapage mettant à nu les affleurements de halite des Görtels dans l'ouest de l'île. La transgression marine aux épisodes interglaciaires poursuivit le travail d'abrasion des roches superficielles.

Ce n'est que plusieurs milliers d'années après la fin de la dernière glaciation (celle de Würm, dite « glaciation de Weichsel » en Europe du Nord), alors que l'actuelle mer du Nord avait pris l'extension que nous lui connaissons aujourd'hui, qu'Heligoland, par suite du mécanisme des marées, commença à être séparée du continent par une érosion progressive de ses côtes, jusqu'à ne plus être reliée que par un isthme. On ne peut dater ni cartographier précisément ce processus d'insularisation. Les premières reconstitutions, fondées sur la profondeur actuelle de 12–15-m, suggéraient une continuité ancienne avec l'actuelle presqu'île d’Eiderstedt^[9]. Ce scénario est aujourd'hui considéré comme partiellement incorrect^[10]. Les altérations successives du trait de côte de l'archipel à époque historique jusqu'au XVI^e siècle, lorsque les premières cartes marines tant soit peu fiables sont apparues, ne permettent pas de déceler un mécanisme de long terme. Les îlots éphémères de la région dont on indiquait la position dans les écoles médiévales de pilotage ont sans doute existé, sans qu'on en soit certain.

Évolution naturelle

Pierre polie d’ambre rouge provenant d’Heligoland.

Lingot de cuivre trouvé dans les eaux au large de Heligoland en 1981

Les principaux phénomènes naturels affectant ces îles rocheuses sont l'érosion et l’abrasion dues au ressac.

Parmi les actions météoriques, le climat froid, qui favorise l'altération physique de la roche, joue un rôle considérable. L’action du gel fissure et fait éclater la roche, jetant sur le rivage une multitude d'éclats, qui se déposent au pied des falaises. Ainsi les falaises sont lentement érodées et le périmètre du promontoire rocheux diminue peu à peu.

Ce qui est typique du paysage d'Heligoland, c'est la formation de pitons rocheux (Hörner) séparés de l'île par des bras de mer (Slaps). Au fil du temps, et sous l'action de l'eau et des vents, les avancées isolées de rocher sont travaillées en arches naturelles, qui lorsque la voûte se brise enfin, donnent naissance à des aiguilles (stacks) dont la plus célèbre, qui seule subsiste à l'heure actuelle, est appelée « Grande Anna » (Lange Anna), avec une altitude de 48 m.

Action de l'Homme

Évolution des côtes de l'île de 1910 à aujourd'hui
Carte de Heligoland vers 1910.
Photo-satellite de la NASA prise par Landsat-7.

Les premiers séjours de l'homme vers Heligoland ont sans doute été motivés par la richesse de l'île en minerais, notamment la teneur élevée du grès bigarré en minerai de cuivre. On y trouve non seulement de l’oxyde cuivreux et des carbonates cuivreux, mais aussi du cuivre à l'état natif, comme dépôt secondaire du Trias. Ces dépôts secondaires, qui, outre le minerai de cuivre, contiennent aussi du fer et d'autres métaux, ont été mis au jour par l'action des torrents coulant des flancs des monts hercyniens. Les vestiges d’un four et de lingots de cuivre découverts dans les eaux autour du port au sud, témoignent que jusqu'au Moyen Âge on extrayait et exportait du métal de cette île. L’analyse chimique des particules de charbon de bois agrégées aux lingots permettent de les dater du haut Moyen Âge. Les sources écrites de l'époque rapportent le naufrage d'un cargo chargé de cuivre au large de l'île. On peut encore voir aujourd'hui de nombreux blocs de cuivre au pied d'une ancienne carrière sur le littoral Nord.

Au Moyen Âge, l'extraction de pierre calcaire et de gypse se développa sur la falaise de Wittekliff. Cette carrière entama bientôt la paroi au point de la rendre instable, et elle ne survécut pas au raz-de-marée de 1721. Les autres campagnes de prospection ont tourné à l'échec, si bien qu'on n'a plus recueilli depuis longtemps d'ambre fossile dans l'archipel d’Heligoland.

Les mesures de protection du littoral ont bouleversé les contours de l'archipel : jusqu'au début du XX^e siècle les falaises étaient battues par les vagues et une surface significative de terrain était perdue chaque année par l’abrasion et l’érosion météorique.

Vers la fin du XIX^e siècle, l'accroissement de l'offre de logements s'accompagna d'un plan de protection des falaises contre l'érosion du ressac, dont la motivation n'était pas purement civile. Ainsi, de 1903 à 1927, on édifia un mur de protection le long du littoral ouest, le plus agressé par les éléments. Par la suite, dans le cadre d'un projet dit « projet Hummerschere », les mesures de préservation s'étendirent aux littoraux Nord et Est et à la petite île de Düne : les travaux entrepris devaient en fait marquer le début de la poldérisation du Nord-est d'Heligoland et l'extension continue de la superficie de Düne.

Mais les murs de soutènement ont été impuissants à combattre l'érosion déjà active de certaines masses rocheuses : on le voit à l'altération du socle des falaises, qui est entamé par endroits jusqu'au pied des murs. Là où le socle était autrefois épargné par les marées, il est maintenant réduit jusqu'à atteindre la base des murs. À la suite des travaux entrepris, le littoral d'Heligoland a effectivement cessé de régresser, mais il est menacé à plus long terme par l'action des infiltrations internes aux falaises, qui se végétalisent de plus en plus.

La dernière agression significative des contours de l'île est intervenue au cours de la Seconde Guerre mondiale : le 18 avril 1945, le refuge de U-Boot de l'île fut la cible d'un bombardement stratégique de la RAF, qui continua d'utiliser l'île comme cible d'entraînement dans les années d'après-guerre. Le plateau porte encore la trace des cratères laissés par les bombardements.

Exactement deux ans après l'attaque aérienne, le 18 avril 1947, peu avant 11 h^[11], les Alliés dynamitèrent l'ensemble des installations de l'armée allemande ainsi que toutes les munitions qui avaient été trouvées sur l'île, afin de rendre Heligoland inutilisable à des fins militaires par la suite^[12]. L'explosion de 6 700 tonnes^[13],[14] de munitions ébranla l'île et son socle rocheux jusqu'à une profondeur de plusieurs milliers de mètres et a notablement modifié l'aspect général du site^[11].