Fossiles et fossilisation

Dans cette page :

• Qu’est-ce qu’un fossile ?
• Quelles conditions favorisent la fossilisation ?
• Pourquoi étudie-t-on les fossiles ?
• Quels types de fossiles peut-on rencontrer ?
  • Fossilisation intégrale d'un organisme (avec les parties molles)
  • Fossilisation partielle d'un organisme (les parties dures seulement)
  • Les moulages (= empreintes) et les traces
• Références

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Qu’est-ce qu’un fossile ?

Un fossile est le reste ou l’empreinte d’un animal ou d’un végétal conservé dans une roche sédimentaire. Il peut aussi s’agir d’une trace d’activité (comme des traces de pas ou d’habitats, des excréments).

La paléontologie (du grec 'paleo' = ancien, 'ontos'= les êtres vivants et 'logos'= l'étude) est la science qui étudie les fossiles.

Quelles conditions favorisent la fossilisation ?

Avant tout, il faut avoir en tête que la fossilisation est un processus extrêmement rare et difficile. En effet, en règle générale, quand un organisme meurt, il se décompose rapidement et il est donc détruit, sous l’effet de divers processus (prédation, putréfaction, désagrégation mécanique, dissolution…).

Les chiffres varient évidemment selon les auteurs, mais au final seule une infime part de la biomasse d’origine sera préservée dans les archives sédimentaires (De Wever et al. en 2010 estiment par exemple que seulement 10 % des organismes marins ayant un mode de vie benthique sont susceptibles de se fossiliser).

L’aptitude d’un organisme à la fossilisation est cependant très variable. Elle est liée d’une part à l’organisme lui-même, et d’autre part au milieu de dépôt. Parmi les facteurs favorisant la fossilisation, on peut citer :

• La présence d’une partie dure (comme une coquille, des os ou des dents)
• Une petite taille
• Un enfouissement rapide dans le sédiment, qui limite la présence d’oxygène

Pourquoi étudie-t-on les fossiles ?

Tous les fossiles sont importants et peuvent nous livrer des informations. Il n’y a pas de fossiles ‘inutiles’.

L’étude des fossiles peut ainsi nous renseigner sur l’âge des couches sédimentaires dans lesquelles ils sont contenus (c’est le domaine de la biostratigraphie), on obtient un âge relatif (à opposer à l’âge absolu obtenu avec des méthodes physiques). Cette méthode de datation peut s’avérer extrêmement précise, mais n’est possible que pour le Phanérozoïque (voir l’échelle stratigraphique si besoin). Certains fossiles sont particulièrement recherchés en biostratigraphie (ce sont les ‘fossiles stratigraphiques’), à l’exemple des Ammonites au Mésozoïque.

L’étude des fossiles peut aussi nous renseigner sur leur milieu de vie, ou paléoenvironnement (ce sont les ‘fossiles de faciès’), ce type d’étude se basant sur la comparaison avec les milieux actuels (en vertu du principe dit ‘de l’actualisme’).

Dans tous les cas, il faut bien entendu veiller à tirer des informations des seuls fossiles autochtones, c’est-à-dire de ceux qui n’ont pas subi de remaniement important (= un transport après leur mise en place au sein du sédiment), faute de quoi les informations obtenues pourraient être faussées.

Quels types de fossiles peut-on rencontrer ?

Fossilisation intégrale d'un organisme (avec les parties molles)

La fossilisation intégrale d’un organisme est possible seulement si la matière organique qui compose les différents tissus est mise à l’abri de l’oxygène immédiatement après la mort. C’est un cas de figure qui est très rare.

Cette absence totale d’oxygène se produit dans le cas où l’organisme est entouré par une matière dense, à grains fins ou visqueuse. Dans ce cas, les parties molles comme par exemple la peau, les organes internes, les plumes ou les feuilles (qui sont des éléments très fragiles) pourront être conservées en plus des parties dures.

Les milieux particuliers qui favorisent la préservation intégrale des organismes sont par exemple:

• L’AMBRE : il s‘agit d’une résine produite par certains arbres, et notamment par des conifères (comme les sapins). La résine est visqueuse et très collante. Lorsqu’elle s’écoule sur le tronc de l’arbre ou tombe sur le sol, elle peut par exemple emprisonner des insectes, qui seront préservés parfaitement. Ensuite la résine devient dure et se transforme alors en ambre. Elle est aussi utilisée en bijouterie.
• LA GLACE : la préservation dans la glace permet aussi de conserver parfaitement certains organismes (exemple des Mammouths conservés intacts avec leur peau, leurs poils…). Dans ce cas, les organismes sont rapidement ensevelis dans la glace et la boue, puis ils sont congelés. Le froid extrême permet aussi d’empêcher la putréfaction.
• LES SEDIMENTS TRES FINS comme ceux de certains lacs (tourbières) : les organismes sont enfouis très rapidement et recouverts par de la boue. Les eaux anoxiques (sans oxygène) favorisent leur conservation. C’est le cas par exemple de certains calcaires lithographiques connus pour les fossiles exceptionnels qu’ils ont préservés (comme le célèbre gisement de Solnhofen en Allemagne).

Fossilisation partielle d'un organisme (les parties dures seulement)

La conservation intégrale d’un organisme est exceptionnelle, mais par contre la conservation partielle est beaucoup plus fréquente. Dans ce cas, la matière organique disparaît, mais les parties minérales subsistent (= parties dures comme les os, les dents ou les coquilles) : ce sont les ‘restes’.

Cependant, on observe souvent des modifications minéralogiques et la structure d’origine est rarement conservée parfaitement :

• On peut observer des déformations variées, qui interviennent pendant le transport ou au cours de l’enfouissement. Elles peuvent provoquer un étirement ou un aplatissement des fossiles. Dans le cas extrême, elles peuvent provoquer des cassures, ce qui entraîne une dispersion des fossiles dans le sédiment. Plus elles sont intenses, et plus les caractéristiques originelles des fossiles disparaissent. Leur étude peut en revanche donner des informations sur les conditions d’enfouissement et la diagenèse (= processus de formation des roches).
• Il se produit souvent des modifications minéralogiques : addition (= remplissage des vides par des minéraux), substitution (= remplacement du minéral d’origine par un autre minéral : par exemple silicification ou pyritisation de coquilles en calcite à l’origine), recristallisation (= par exemple les coquilles en aragonite recristallisent en calcite car ce minéral, de même formule chimique, est plus stable).

Voici l’exemple d’un reste, conservé de façon optimale, il s’agit ici de la coquille d’un Gastéropode (pour voir d’autres exemples de fossiles, allez voir les photos sur ce site ou sur mon site photo) :

Fossile de Gastéropode du genre Turritella. La coquille a été préservée telle quelle et remplie par du sédiment (barre d'échelle : 1 cm).

Les moulages (= empreintes) et les traces

Dans le cas d’un moulage (= moule ou empreinte), l’organisme en lui-même a disparu (la coquille par exemple) et il ne reste que le moulage de cette coquille préservée dans le sédiment.

Il peut s’agir d’un moulage interne (ex : préservation de l’intérieur de la coquille avec l’empreinte des organes internes) : à la mort de l’organisme, les parties molles disparaissent, puis le sédiment remplit la coquille, ensuite celle-ci est dissoute pendant la diagenèse et le moulage interne de la cavité est conservé.

Dans le cas d’un moulage externe ou contre-empreinte, c’est l’extérieur de la coquille avec son ornementation qui est préservée.

Voici l’exemple de moulages internes de Gastéropodes :

Fossiles de deux espèces de Gastéropodes indéterminés. Il s'agit de moulages internes (barre d'échelle : 1 cm).

Les traces, ou ichnofossiles, regroupent un ensemble de fossiles variés témoins de l’activité d’un organisme : traces de déplacement, lieux d’habitats (nids, terriers), traces de nutrition, coprolithes (= excréments fossiles)…

Les traces sont souvent difficiles à identifier (il est parfois impossible de savoir précisément quel organisme a laissé cette trace). Leur étude peut cependant apporter de nombreuses informations notamment sur les paléoenvironnements (profondeur de dépôt, état de l’oxygénation, taux de sédimentation…). L’étude des traces fossiles s’appelle la paléoichnologie.

Voici quelques exemples :

Empreinte de pas d'un Dinosaure sur une dalle de calcaire dans la région de Djelfa, Algérie. Il s'agit d'un ichnofossile (la longueur de l'empreinte est d'environ 15 cm).

Autre exemple d'ichnofossiles, les Helminthoïdes (origine incertaine : traces de déplacement, de recherche de nourriture ?) [barre d'échelle : 1 cm].

La figure suivante vous montre différents cas de figures pouvant se produire lors de la fossilisation :

Quelques cas de figures intervenant au cours de la fossilisation. Exemple d’une coquille de gastéropode.

Références

• DE WEVER P., DAVID B. et NERAUDEAU D., 2010 : Paléobiosphère. Regards croisés des sciences de la vie et de la terre. Edition du Muséum National d’Histoire Naturelle, de la Société Géologique de France et de la maison d’édition Vuibert, 796 p.
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