Les terres émergées dans notre partie du globe étaient beaucoup plus vastes qu'aujourd'hui. Un soulèvement d'environ 180 mètres du fond de la mer unissait les Iles Britanniques à la France, comme appendice du continent européen, qui embrassait aussi toute l'étendue actuelle de la mer du Nord, de telle façon que la Tamise était alors un affluent du Rhin. Au midi, la Sicile tenait à l'Afrique septentrionale, comme aussi l'Espagne. Cet état des continents explique les migrations animales qui commencèrent presque aussitôt à se produire et qui occupèrent toute l'époque de la transition entre l'âge tertiaire et l'âge quaternaire. En effet, tandis que la faune caractérisée par l'elephas meridionalis, l'hippopotamus major et le rhinoceros leptorhinus apparaissait dans l'Europe centrale, deux autres faunes analogues, mais distinctes, caractérisées par des espèces différentes des mêmes genres, s'étaient montrées en même temps, l'une au nord et l'autre au sud, l'une dans les régions hyperboréennes et l'autre en Afrique. La première était remarquable surtout par le mammouth ou éléphant à longs poils (elephas primigenius), par un rhinocéros à épaisse toison (rhinoceros tichorinus), animaux aujourd'hui disparus, par le renne, l'élan, le glouton, le boeuf musqué, qui habitent encore maintenant les environs du pôle; la seconde était la faune qui subsiste en Afrique avec son éléphant, son rhinocéros et son hippopotame.
Or, tandis que la faune propre à nos contrées s'éteignait assez rapidement, sauf quelques espèces, comme l'ours des cavernes, sous l'influence de causes que nous ne pouvons encore pénétrer, un double courant de migration, dont la constatation est due aux travaux de M. Lartet, amenait dans l'Europe centrale les animaux de la faune hyperboréenne et ceux de la flore africaine, les uns descendant du nord, les autres remontant du sud par les communications terrestres qui existaient alors, venant se réunir sur notre sol et pénétrant jusque dans ce qui a été plus tard les Iles Britanniques. Ce sont les diverses phases de ce mélange, et de cette substitution d'une faune à une autre, qui sont marquées en Angleterre par les couches du crag des comtés de Norfolk et de Suffolk, ainsi que par le «forest-bed» de Cromer, auprès de Paris par les alluvions fluviales de Montreuil et de Villejuif, en Sicile par les remplissages des grottes de Syracuse et de San-Teodoro. Du même temps sont aussi les dépôts qui remplissent la grotte de Wookey, en Angleterre, où l'on a recueilli des objets de travail humain indiquant une industrie un peu plus avancée que celle à laquelle appartiennent les instruments en silex de Saint-Prest et des oesar de la Suède.
Mais, en même temps que la double migration des animaux hyperboréens et africains vers l'Europe centrale achevait ses premières étapes, une grande révolution s'accomplissait dans le relief des continents et marquait l'aurore d'une nouvelle époque géologique. Un immense affaissement, sensible plus fortement qu'ailleurs dans les régions septentrionales, plongeait sous les eaux la plus grande partie du nord de l'Europe; où les glaces flottantes venaient disperser, dans les plaines de la Russie, de la Pologne et de la Prusse, des blocs de rochers arrachés au voisinage du pôle. Les Iles Britanniques étaient réduites à un archipel de petits îlots formés seulement par les sommets les plus élevés. A la même date, l'Atlantide tertiaire disparaissait également, la Sicile se séparait de l'Afrique, la mer venait couvrir l'espace qu'occupe aujourd'hui le Sahara. De tels changements dans la distribution des terres et des eaux amenaient forcément avec eux un changement profond dans le climat.
L'accomplissement des phénomènes d'immersion dont nous venons de parler, et le moment où ils atteignirent leur maximum d'intensité ouvrent une nouvelle époque géologique, celle que l'on appelle quaternaire. Ses débuts sont marqués par une extension des glaciers, moins grande que celle du milieu des temps pliocènes, mais énorme encore, et qui a laissé des vestiges impossibles à méconnaître dans toutes les régions de montagnes. Les vallées des Carpathes, des Balkans, des Pyrénées, des Apennins, sont alors de nouveau encombrées de glaces. Les glaciers du versant sud des Alpes s'avancent jusqu'à l'entrée des plaines du Piémont et de la Lombardie; celui du Rhône va rejoindre une seconde fois le Jura, remplissant le bassin du lac Léman. C'est la seconde période glaciaire.
On n'est point surpris de retrouver, dans les dépôts que cette époque a laissés sur notre sol, des débris de toutes les espèces, éteintes ou conservées, qui caractérisent la faune des régions circumpolaires et ne peuvent vivre que dans un climat très froid. Le mammouth et le rhinocéros à narines cloisonnées, dont le berceau fut en Sibérie à l'âge pliocène, et que leur épaisse fourrure révèle comme des animaux organisés pour vivre sous la température la plus rigoureuse, descendaient alors jusqu'aux Pyrénées et aux Alpes. Les marmottes, les bouquetins, les chamois, maintenant relégués sur la cime des plus hautes montagnes, habitaient, jusque dans les environs de la Méditerranée, des plaines où il leur serait impossible de vivre aujourd'hui. Le boeuf musqué, que l'on ne trouve plus que par delà le 60e parallèle, dans l'Amérique septentrionale, errait dans les campagnes du Périgord. Le renne, plus arctique encore, abondait dans toute la France, où le glouton l'attaquait, comme aujourd'hui dans le pays des Lapons. Le grand ours des cavernes, espèce qui s'est graduellement éteinte, et qui avait disparu longtemps avant l'ouverture des temps purement historiques, se rattache aussi à cette faune septentrionale.
Mais il ne faudrait pas en conclure, comme on l'a fait trop vite, que le climat de nos pays fût alors identique à ce qu'est maintenant celui de la Sibérie. Par suite du double courant de migrations animales venant du nord et du sud, que nous avons indiqué tout à l'heure, la faune des dépôts quaternaires de la France présente le mélange le plus extraordinaire des espèces des zones chaudes et des zones froides. À côté des animaux des contrées circumpolaires, on y rencontre la plupart de ceux du continent africain. Les débris de l'éléphant d'Afrique se rencontrent, en allant vers le nord, depuis l'Espagne jusqu'aux bords du Rhin; le rhinocéros bicorne, aujourd'hui restreint dans les environs du Cap, a laissé ses ossements dans les alluvions quaternaires de la Grande-Bretagne. L'hippopotame amphibie des grands fleuves de l'Afrique habitait nos rivières et y était très abondant; on en rencontre fréquemment les vestiges dans les dépôts de l'ancienne Seine. Une énorme espèce de lion ou de tigre,--les naturalistes hésitent encore sur ses affinités,--le felis spelæus; vivait dans toutes les provinces de France et des pays voisins avec la hyène, la panthère et le léopard. Force est donc d'admettre qu'à l'époque quaternaire, si les glaciers des montagnes avaient un prodigieux développement, si le froid était vif sur tous les plateaux un peu élevés, la température des vallées plus basses offrait un contraste marqué et était assez chaude pour convenir à des espèces animales dont l'habitat actuel est en Afrique.
M. le docteur Hamy, dans son beau Précis de paléontologie humaine, a très bien expliqué, par des raisons simples et vraisemblables, ces conditions toutes particulières de climat et de faune.
«Dans le nord, le Royaume-Uni morcelé en un certain nombre d'îles moyennes et petites, la Scandinavie très réduite en étendue, la Finlande séparée du reste de l'Europe par un bras de mer reliant, à travers les lacs russes, la Baltique à la Mer Blanche, l'Océan Glacial s'avançant jusqu'au pied de l'Oural du centre, les plaines de la Sibérie en grande partie inondées, comme celles de la Russie, de la Pologne et de la Prusse; dans l'est, la Caspienne, réunie à la Mer Noire et à la Mer d'Azof, couvrant les steppes d'Astrakhan, entre l'Oural et le Volga, et s'étendant du Caucase jusqu'au delà de Kherson, les grands lacs d'Aral, de Ko-Ko-Noor, etc., bien plus vastes, une mer intérieure remplaçant l'immense désert de Gobi; au sud, enfin, le Sahara submergé, doublant presque la surface de notre Méditerranée: telles seraient les principales modifications qu'il faudrait introduire dans la carte de l'ancien continent pour y représenter la géographie quaternaire. Partout des îles ou de grandes presqu'îles, entre lesquelles pénètrent les eaux de la mer, et par là même presque partout le climat insulaire substitué au climat continental.
«Dans les conditions où se trouvent aujourd'hui nos contrées, les températures moyennes des divers mois de l'année varient de plus en plus, quand de l'équateur on va vers les pôles. Circonscrites entre 2 et 3 degrés centigrades de 0 à 10 degrés de latitude nord, ces variations augmentent de 10 à 20 degrés, augmentent encore de 20 à 30 degrés, et s'accentuent de plus en plus dans les zones tempérées. À Paris, l'amplitude de l'oscillation est de 15 à 16 degrés centigrades; à Berlin, elle en atteint 20 degrés et demi; à Moscou, 35 ou 36 degrés. À Boothia-Felix, enfin, par 72 degrés de latitude nord, elle est de plus de 45 degrés.
«Dans les îles, ces variations sont bien plus limitées. Dans l'archipel de la Nouvelle-Zélande, par exemple, qui s'étend aux antipodes à des latitudes égales à celles de l'Europe, les divergences sont beaucoup moins fortes de l'hiver à l'été, puisque, au lieu d'aller à 16, 20 ou 25 degrés, elles ne dépassent pas 7 degrés.