La paléontologie est la science qui étudie les fossiles, c'est-à-dire les restes ou les traces d'êtres vivants (animaux, végétaux, micro-organismes) ayant existé dans le passé et conservés dans les roches, le plus souvent sédimentaires.
La fossilisation est l'ensemble des processus qui permettent la conservation, dans les roches sédimentaires, des restes ou des traces d'un organisme disparu. Elle exige généralement un enfouissement rapide de l'organisme (sous des sédiments, à l'abri de l'oxygène et des charognards, ce qui limite la décomposition), suivi d'une minéralisation progressive des tissus (remplacement ou imprégnation des matières organiques par des minéraux) au cours de la diagenèse. Ces conditions expliquent pourquoi la fossilisation reste un phénomène rare et sélectif.
L'étude des fossiles présente un triple intérêt pour les sciences de la Terre :
Un fossile stratigraphique (ou fossile de datation) est une espèce fossile qui a existé pendant une durée géologique courte mais qui était largement répandue géographiquement. Cette double propriété en fait un excellent marqueur pour dater précisément et corréler des couches géologiques, même très éloignées les unes des autres.
Le faciès est l'ensemble des caractères (lithologiques, minéralogiques, paléontologiques) d'une roche, qui reflète les conditions du milieu dans lequel elle s'est déposée (faciès marin, faciès continental, faciès lagunaire, etc.).
Les mollusques constituent l'un des groupes les plus fréquemment rencontrés à l'état fossile, en raison de leur coquille souvent bien minéralisée. On en distingue plusieurs classes :
D'autres groupes d'organismes (foraminifères, végétaux, vertébrés, etc.) peuvent également se fossiliser, mais ne sont pas développés davantage ici.
La stratigraphie est la discipline qui étudie l'organisation, la description et la succession des couches de terrain, appelées strates.
Une strate est une couche de roche sédimentaire d'aspect homogène, individualisée par rapport aux couches voisines. Elle est limitée par une surface inférieure, le mur, et une surface supérieure, le toit. Une série est une succession ordonnée de plusieurs strates superposées.
La transgression correspond à une avancée de la mer sur le continent : les dépôts marins progressent alors progressivement vers la terre. À l'inverse, la régression correspond à un retrait de la mer, les dépôts continentaux gagnant alors du terrain sur les dépôts marins. L'alternance transgression → régression (ou l'inverse) constitue un cycle sédimentaire.
Une lacune stratigraphique est l'absence, au sein d'une série, de dépôts correspondant à une certaine période de temps : elle peut résulter d'une interruption de la sédimentation ou d'une érosion ayant supprimé les couches déposées durant cette période. Une discordance est une rupture dans la continuité de la sédimentation, marquée par une surface d'érosion ou par un changement d'orientation (pendage) entre un ensemble de couches inférieur, souvent déformé, et un ensemble de couches supérieur qui le recouvre : elle traduit un épisode d'émersion, de déformation et/ou d'érosion entre deux périodes de dépôt.
Le cycle orogénique est le cycle de formation d'une chaîne de montagnes (orogenèse), associé aux grands cycles géologiques : sédimentation dans un bassin, puis déformation, plissement et surrection des couches, enfin érosion progressive du relief formé.
La stratigraphie repose sur trois grands principes qui permettent d'organiser et de dater relativement les couches géologiques :
Dans une série de couches sédimentaires non perturbée (non renversée par des déformations tectoniques), une couche est toujours plus récente que la couche sur laquelle elle repose, et plus ancienne que la couche qui la recouvre.
Une même couche géologique a le même âge en tout point de son étendue, quelle que soit la distance qui sépare les points considérés.
Deux couches, même géographiquement très éloignées, qui renferment les mêmes fossiles caractéristiques (fossiles stratigraphiques), sont considérées comme contemporaines, c'est-à-dire de même âge.
| Principe | Énoncé | Utilité |
|---|---|---|
| Superposition | Une couche est plus récente que celle sur laquelle elle repose, plus ancienne que celle qui la recouvre. | Ordonner chronologiquement les couches d'une même série. |
| Continuité | Une couche a le même âge sur toute son étendue. | Suivre et corréler une même couche sur de grandes distances. |
| Identité paléontologique | Deux couches contenant les mêmes fossiles caractéristiques sont de même âge. | Corréler des couches de régions éloignées, sans continuité visible. |
L'échelle stratigraphique (ou échelle des temps géologiques) a pour but de classer et de dater, selon une chronologie standardisée et universellement reconnue, les grands événements de l'histoire de la Terre. Elle se subdivise, du plus grand au plus petit intervalle de temps, en ères, elles-mêmes découpées en périodes, puis en époques. Les grandes coupures de l'histoire de la Terre (limites entre ères, par exemple) correspondent souvent à des changements paléontologiques ou géologiques majeurs (crises biologiques, grands épisodes orogéniques).
La chronologie relative permet de situer des événements ou des couches géologiques les uns par rapport aux autres (plus ancien / plus récent / contemporain), sans toutefois fournir un âge exprimé en années. Elle s'appuie sur les principes de superposition, de continuité et d'identité paléontologique présentés ci-dessus.
La chronologie radiométrique, ou chronologie absolue, permet au contraire d'attribuer un âge chiffré, exprimé en années, à une roche ou à un fossile. Elle repose sur le phénomène de radioactivité : certains éléments chimiques radioactifs contenus dans les roches se désintègrent spontanément, à une vitesse constante et connue, caractérisée par leur période radioactive (ou demi-vie), c'est-à-dire le temps nécessaire pour que la moitié des atomes radioactifs initialement présents se désintègrent. En mesurant les proportions actuelles d'éléments radioactifs restants et de leurs produits de désintégration dans un échantillon, on peut calculer le temps écoulé depuis la formation de la roche.
La radioactivité est le phénomène de désintégration spontanée de certains noyaux atomiques instables, accompagnée de l'émission d'un rayonnement. Comme cette désintégration se produit à une vitesse constante, indépendante des conditions extérieures (pression, température), elle constitue une véritable « horloge » naturelle permettant de dater les roches de façon absolue, en complément de la chronologie relative fournie par la stratigraphie.
Définir, en une phrase chacun, les trois termes suivants : paléontologie, fossile stratigraphique, faciès.
Une coupe géologique, réalisée dans une série sédimentaire non perturbée (non renversée par la tectonique), révèle la superposition suivante, décrite du bas vers le haut : calcaire à ammonites (couche A) ; marnes grises (couche B) ; grès fins (couche C) ; argiles noires (couche D) ; calcaire gréseux (couche E), qui affleure au sommet de la coupe.
Dans une carrière du Congo, une couche calcaire renferme de nombreux exemplaires d'une même espèce d'ammonite. Cette même espèce d'ammonite, connue pour n'avoir existé que pendant une courte période géologique, est également retrouvée en abondance dans une couche calcaire d'une carrière située à plusieurs milliers de kilomètres, en Europe.
Distinguer la chronologie relative de la chronologie radiométrique (absolue), en illustrant chacune par un exemple précis du type d'information qu'elle apporte.
Une coupe géologique observée sur un affleurement présente, de bas en haut, les éléments suivants :
Questions :
10 questions · Correction immédiate
La paléontologie est la science qui étudie :
Un fossile stratigraphique est un fossile qui a existé :
Une strate est définie comme :
La transgression correspond à :
Une discordance correspond à :
Le principe de superposition énonce que, dans une série non perturbée :
Le principe d'identité paléontologique permet d'affirmer que deux couches éloignées sont de même âge lorsqu'elles :
Quelle est la principale différence entre chronologie relative et chronologie radiométrique ?
La datation radiométrique d'une roche repose sur :
L'échelle stratigraphique a pour but de :
