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Les fossilles

1. L'étude des fossiles et la paléontologie

L'étude des fossiles fait partie de la paléontologie, science de la vie et de ses manifestations au cours des périodes géologiques écoulées, depuis la formation de la Terre, il y a 3.5 milliards d'années.

Les fossiles sont des restes d'organismes ou d'empreintes pétrifiées de plantes ou d'animaux qui se sont conservés dans la roche depuis des temps anciens.

Un fossile est la preuve matérielle de l'existence d'un organisme jadis vivant. Il nous renseigne sur son aspect et sa structure.

Cette définition, considérée maintenant comme une certitude, n'a de loin pas fait l'unanimité au cours des siècles passés.

Durant l'Antiquité, on n'accordait aucune importance aux fossiles que l'on découvrait. On les considérait comme des produits issus d'une force créatrice existant dans les roches ou on pensait que l'action du soleil ou de la lune ou des deux réunies. associée à de la boue et à des solutions salées faisaient naître des formes semblables à des coquilles d'animaux.

Certains philosophes grecs, tel Aristote (384 - 322 av.J.C) pensaient que les fossiles pouvaient naître par génération spontanée.

Aristote étant considéré durant tout le Moyen-âge comme la seule source de connaissance de la nature. Cette idée perdura jusqu'au XVII ème, voir milieu du XVIIIème siècle bien que certains savants étaient déjà persuadés que les fossiles étaient des témoignages de vie datant d'une époque où la Terre était recouverte par la mer, des milliers d'années auparavant.

Au début du XVIIIème siècle, lors d'excavations permettant l'érection de divers bâtiments ou la création de voies de communication, un nombre important de fossiles ont été mis à jour et comparés avec des organismes vivants.

Les savants de l'époque qui voulaient expliquer l'origine de ces restes, tel Georges Buffon (1707 - 1788), ont dû se rétracter puisqu'ils entraient en conflis avec les différentes facultés de théologie pour lesquelles cette conception des origines de la vie était inacceptable. Ce conflit pourrait du reste bien réapparaître au XXIème siècle au vu de l'importance croissante que prend le mouvement créationniste aux États-Unis.

Ces conceptions n'ont changé qu'à la fin du XVIIIème siècle et au début du XIXème, au moment du développement des sciences naturelles. On s'est alors reporté sur les théories des savants des siècles passés et gentillement furent créées les bases de la paléontologie moderne.

Dès la fin du XIXème et durant tout le XXème, la paléontologie n'a cessé de se développer grâce à ces personnalités reconnues telles que William Smith, J-B Lamarck ou Georges Cuvier, pour ne citer que les plus importantes.

2. Qu'est-ce qu'un fossile

Les fossiles, pour être considérés comme tels, doivent répondre à certaines conditions: Ils doivent représenter soit:

A- Les restes d'un corps ou une partie de ce corps (dent, os, coquille) n'ayant subi pas ou peu de modifications

B- Les empreintes dans la roche de la forme de l'organisme original dont l'enveloppe est souvent dissoute au cours du processus de fossilisation

C- Les traces susceptibles d'être laissées par un animal

A- Ces "vrais fossiles" sont extrêmement rares. On peut cependant les trouver en particulier dans des sédiments très anciens ou dans des roches n'ayant subi que peu de modifications pendant des millions d'années. On a ainsi retrouvé des brachiopodes du genre obulus qui ont gardé leur couleur et leur éclat alors qu'ils se sont déposés en mer il y a plus de 450 millions d'années.

Dans une époque plus récente, on peut citer les cadavres de mammouths retrouvés congelés dans les glaces sibériennes. Leur congélation remonte certainement à plus d'un million d'années. On peut citer également les squelettes de certains vertébrés fossilisés dans du bitume en Califormie. (Gisement de Rancho La Brea)

B- Les parties molles de l'organisme ont d'abord été remplacées par des sédiments mous "emprisonnés" à l'intérieur de l'enveloppe du dit organisme. Ces sédiments ont durci au cours des ans.

L'enveloppe, plus dure, sera dissoute lors du processus de fossilisation et remplacée par un minéral qui restituera en général parfaitement son aspect original.
Ceci explique que les fossiles que l'on trouve sont la représentation exacte au niveau de la forme de l'organisme mais que les couleurs qui les composent ne représentent pas celles de l'organisme original mais dépendent directement du type de sédiments (calcite, aragonite, pyrite, etc...) qui se trouvaient alentours.

C- Ces traces trahissent souvent l'existence d'animaux dont on n'a rien retrouvé. Dans le cas de telles découvertes, des investigations sont très souvent entreprises dans le but de découvrir éventuellement des restes des animaux ayant laissé leurs traces.

Les découvertes extraordinaires faites lors des travaux d'excavation préparatoires à la création de la "transjurane", dans le canton du Jura, en Suisse, en sont un très bon exemple.

D'autres découvertes de ce type ont du reste été faites à différents endroits du monde.

 

Fossilisation des plantes

La fossilisation des plantes entre également dans cette catégorie. La plante marque son empreinte dans le milieu dans lequel elle se trouve et est remplacée, lors de sa disparition, par différents sédiments. (Fig. 1)

Mais attention; il faut faire la différence entre les fossiles et les formations d'origine anorganique qui peuvent faire penser à des fossiles, tels certains calcaires appelés calcaires algaires comme la paesine de Toscane. Ceux-ci renferment en réalité des oxydes de fer ou de manganèse qui se sont déposés dans les fissures de la pierre. (Fig. 2)

Fossilisation des insectes

Comme celle des plantes, la fossilisation des insectes est très rare. Il faut vraiment des conditions tout-à-fait exceptionnelles pour qu'une telle fossilisation aboutisse à de bons résultats. (Fig. 3)

3. Comment les fossiles se forment-ils ?

Il est bien clair que les fossiles ne représentent qu'un infime partie des corps vivants ayant séjourné sur la Terre, qu'ils soient d'origine animale ou végétale.

En effet, les restes d'un organisme mort servent bien souvent de nourriture à d'autres organismes ou bien se décomposent et disparaissent rapidement, sur terre comme en mer. De plus, les organismes constitués de tissus mous comme les méduses ou les vers, les fleurs ou les parties organiques d'un corps, n'ont que peu de chances de pouvoir se fossiliser. Les chances de fossilisation résident presque uniquement dans le cas d'une congélation rapide et prolongée. Les parties dures de l'organisme ont davantage de chance de se conserver.

Pour qu'un fossile se crée, des conditions très particulières doivent être remplies

- Les restes doivent rapidement être recouverts de sédiments qui les protégeront des prédateurs et de la décomposition produite par l'atmosphère et l'hydrosphère ainsi que des processus naturels de décomposition biologique. Le fait que l'on retrouve davantage de fossiles d'animaux marins que terrestres s'explique par le fait qu'une couche de sédiment protecteur se forme beaucoup plus rapidement en milieu marin. Sur la terre ferme, certains phénomènes naturels peuvent favoriser cette sédimentation telles qu'une éruption volcanique, une tempête de sable, une inondation, par exemple.

- La composition chimique des sédiments doit être compatible avec celle du corps enseveli afin d'éviter des conséquences néfastes pour le dit organisme. La majorité des roches sédimenteuses renfermant des fossiles sont les calcaires et des schistes.

- La pression des roches accumulées ne doit pas être telle que le fossile en formation soit par trop déformé.

- La température ne doit pas être trop élevée pour ne pas détruire les parties organiques.

- L'existence de solutions minérales est indispensable puisqu'en circulant dans la roche, elles remplaceront progressivement les tissus organiques.

- Sans oublier le facteur temps pendant lequel la fossilisation doit se faire (plusieurs millions d'années) sans que des bouleversements géologiques trop violents n'aient lieu et entrainent la déformation des fossiles contenus au sein des roches concernées.

Les fossiles sont donc des "objets" naturels précieux conservés grâce à une suite de circonstances exceptionnellement favorables.

Parmi la multitude d'organismes ayant vécu sur la Terre en ces périodes reculées, ceux qui nous apparaissent sous forme fossilisée représentent une infime partie. On peut ainsi considérer que chaque fossile est un témoignage de la vie des époques géologiques éloignées et de l'évolution de cette vie jusqu'à nos jours.

Comme montré ci-dessus, la fossilisation éventuelle d'un organisme dépend avant tout de la nature du sol dans lequel il se dépose Un petit aperçu des différents types de roches existant paraît dès lors intéressant. Vous le trouverez sous le points: ANNEXE 1 Identification des roches.

4. Les régions les plus riches en fossiles ?

Comme déjà signalé, le fond des mers a été garni de fossiles dès l'apparition de la vie sur la Terre.

Mais les mers et les océans ne sont pas restés toujours à la même place. Les continents n'ont cessé de dériver et continuent actuellement de sorte que certaines zones se trouvent ensevelies par les flots alors que d'autres émergent.

La formation de la chaîne des Alpes, au Tertiaire, il y a 65 millions d'années a nécessité d'importants mouvements géologiques et ces mouvements ont soumis les roches sédimentaires à d'énormes pressions. Les fossiles qui étaient emprisonnés dans ces roches ont été pour la plupart fortement déformés et on en retrouve souvent que des fragments La formation de la chaîne du Jura est le "contre-coup" de l'érection des Alpes et a provoqué des pressions moindres au niveau des roches sédimentaires ce qui explique que l'on retrouve davantage de fossiles dans le Jura que dans les Alpes.

D'autres régions, soumises encore à des mouvements géologiques peu importants, ont pu garantir une fossilisation optimale telle que la région d'Erfoud au Maroc, célèbre pour ses ammonites et autres orthoceras.

Mais pas besoin de faire des milliers de kilomètres pour trouver des témoignages de vie de ces époques géologiques éloignées.

Où que l'on se promène, où que l'on réside, il suffit d'observer les roches, les pierres, les cailloux pour se plonger dans l'univers de la paléontologie.

Les bords de mer, en particulier ceux dominés par des falaises formées de roches sédimentaires sont très riches en fossiles de toutes sortes.

Les exemples reproduits ici en sont la preuve.

               

Ces rivages sont alors souvent recouverts de galets provenant des dites falaises fragmentées par le flux et le reflux des vagues qui les érodent.

Ces galets deviennent des graviers, puis des sables puis des boues et ces sédiments deviennent à leur tour la matière première d'où naîtront les futures roches sédimentaires et le cycle recommencera.

5. Orthoceras et ammonites

Parmi la multitude de mollusques ayant peuplé nos mers du palézoïque et certainement avant, nous ne nous intéresserons ici qu'à deux types de ces mollusques fossilisés; l'orthocéras et l'ammonite puisque ce sont ceux qui nous sont le plus familier étant donné qu'on les trouve en abondance dans le sud marocain de même que dans les sédiments calcaires européens pour ce qui est des ammonites en tous cas.

On peut considérer que l'orthocéras représente une des plus anciennes formes de vie sur terre dans le domaine des mollusques puisqu'il est apparu à la fin du cambrien ou au début du dévolien soit il y a 500 millions d'années. Il a atteint son développement maximum à l'ordovicien et au silurien

Au début de l'ère secondaire, il a entièrement disparu comme tous les types à coquille droite.

L'orthocéras pouvait atteindre une longueur impressionnante puisque sa coquille conique pouvait avoir jusqu'à 5 mètres de longueur. L'organisme vivant se trouvait toujours dans la partie supérieure.

Signalons que ces termes (orthocéras et ammonite) ne représentent pas qu'un seul type de mollusques mais comprennent des organismes qui avaient un mode de vie relativement semblable.

Les appellations de ces mollusques fossilisés ne sont du reste pas exhaustives puisqu'elles changent au profit d'autres, toujours plus précises.

L'orthoceras et l'ammonite appartiennent au groupe des céphalopodes primaires (les céphalopodes étaient des mollusques entièrement marins alors que les gastéropodes sont plutôt terrestres).

Concernant l'ammonite, il faudrait plutôt parler d'ammonoïdes vu le nombre important d'espèces différentes. Les ammonites sont apparues au dévonien, il y a 400 millions d'années et ont été présentes jusqu'au jurassique, il y a 70 millions d'années.

Contrairement aux mollusques à coquille droite, tel l'orthoceras, les amonites n'ont pas complètement disparu puisqu'elles sont encore représentées par un exemplaire, le nautile, (voir ci-dessus à droite), vivant aux abords de certaines îles du Pacifique et au larges des côtes australiennes. Il abonde à environ 400 mètres de profondeur et se nourrit de déchets organiques. Il mesure environ 20 cm de longeur.

Ce nautile n'est que le reste infime d'une sous-classe qui a connu son plus grand développement à l'ordovicien et au silurien.

Comme le nautile, l'ammonite vivait dans la partie la plus externe de la coquille. Celle-ci croissait au fur et à mesure de son développement et certains fossiles d'ammonites avoisinent les 2 mètres de diamètre.

Annexe 1. Identification des roches

Les roches sont classifiées en fonction de leur mode de formation en trois grands groupes: (La chance de découvrir des fossiles dans les 2 premiers groupes étant infime, nous nous intéresserons plutôt au troisième; les roches sédimentaires)

a.) Les roches ignées ou magmatiques

Elles proviennent des profondeurs de la terre. Ces matériaux en fusion se sont solidifiés en se refroidissant au fur et à mesure qu'ils s'approchaient de la surface. Il n'y a quasiment aucune chance de trouver des fossiles dans ce type de roche

Parmi les roches ignées, il faut citer entre autre:

le granite                        le gabbro                        le basalte                         l'obsidienne

 

 

 

 

 

b.) Les roches métamorphiques

sont d'une nature complètement nouvelle. Elles se forment lorsque des roches ignées ou sédimentaires subissent une transformation complète sous l'effet de la chaleur et de la pression dans la croute terrestre. C'est le cas de certains schistes plissés, de l'ardoise ou de gneiss.

Là également, peu de chance de retrouver des organismes fossilisés.

schiste plissé                                                         gneiss                                                            ardoise

     

 

  

 

 

c) Les roches sédimentaires

Toutes les roches, au fil du temps se désagrègent.

Lorsque ce désagrément est dû à un facteur chimique: effet des pluies acides, pollution atmosphérique, ou effet du gel, pour ne citer que 3 exemples, on parle d'altération de la roche.

Lorsque ce désagrément est mécanique: usure causée par un glacier, un cours d'eau ou même par le vent, on parle alors d'érosion.

Dans les 2 cas, altération ou érosion, la roche se décompose en fragments composés également de minéraux.

La grande partie des ces matériaux, appelés sédiments sont transportés vers les mer via les cours d'eau. C'est ce qu'on appelle communément les alluvions.

Ces sédiments se déposent par couches et, au fil des millénaires, deviennent compactes. Avec le temps ces particules s'assemblent pour former de véritables roches connues sous le nom de roches sédimentaires.

Si, au cours de ces opérations qui durent des millions d'années. des organismes se trouvent prisonniers d'une couche de sédiments, les conditions de base pouvant aboutir à une fossilisation sont remplies ce qui ne veut pas dire que cette fossilisation aura lieu.

Suite à des pressions géologiques, ces sédiments peuvent émerger et former des roches plus ou moins plissées conformes aux 3 exemples ci-dessus.

Signalons que le calcaire est une roche sédimentaire.

Annexe 2. Tableau des différentes périodes de la Terre

* Les âges sont exprimés en millions d'années.

Ere	Période	Age*	Apparitions
prégéologique		4'500	Big-bang, naissance du système solaire
précambien	archéen	3'800	apparition des premières bactéries
	protérozoïque	2'500	apparition des algues, vers et méduses.
primaire
paléozoïque	cambrien	540	invertébrés marins, éponges, algues
	ordovicien	500	plus anciens vertébrés marins, orthoceras, trilobites
	silurien	435	poissons cuirassés
	dévonien	410	fougères, amonites, amphibiens primitifs, premiers insectes (araignées et mille-pattes), développement des poissons, végétaux terrestres
	carbonifère	360	amphibiens, libellules, premiers reptiles, grands arbres
	permien	295	lézards, premiers dinosaures, fougères, conifères
secondaire
mezoïque	trias	245	reptiles, premiers mammifères, dinosaures, arbres à feuilles larges
	jurassique	205	grands dinosaures (dont le diplodocus, 28m. de longueur amonites géantes (2m), oursins, insectes actuels
	crétacé	135	petits mammifères, tortues géantes, plantes à fleurs, peupliers, chênes, érables, bouleaux, lierre début de la séparatilon et de la dérive des continents.
tertiaire
	paléocène	65	insectivores
	éocène	56	explosion des mammifères, premiers primates.
	oligocène	35	apparition des rhinocéridés
	miocène	23	premiers australopithecus, formation des Alpes et du Jura.
quaternaire
	pleistocène	2	apparition de l'Homo Erectus, glaciation de Günz (950'000 à 650'000 ans) glaciation de Mindel (400'000 ans) glaciation de Riss (300'000 à 130'000ans) apparition de l'Homo Sapiens et des grands mammifères (éléphants, mammouths, bisons, chameaux)
	holocène	0.1	glaciation de Würm (80'000 à 20'000 ans) apparition de l'Homo Sapiens en Europe peintures rupestres de Lascaux (15'000ans)

Références et liens

Ce mini-reportage a pour but de présenter la science qu'est la paléontologie d'une manière simple. Les personnes intéressées trouveront tous les renseignements et précisions désirées auprès de sites spécialisés et plus particulièrement consacrés aux fossiles dont certains figurent en lien ci-dessous:

• http://fr.wikipedia.org/wiki/Fossile
• http://membres.lycos.fr/did57/
• http://www.fossile.fr/infos/ammonites.htm
• http://perso.orange.fr/ammonitespatboselli/Ammonit

André Beuret