Fossile

Fossile (n.m.) du latin fossilis, tiré de la terre ; dérivé du verbe latin fodere, fouir, fouiller, creuser ; en anglais : fossil. Chez les anciens auteurs, ce terme de fossile s'appliquaient aux minéraux et minerais, avec le sens " tirés de la fosse ", (c'est à dire de la mine)…
Restes animaux ou végétaux, ou traces transformés en "pierre" (roche ou minéral).
Aristote fut le premier à diviser le monde minéral en deux classes : les métaux et les fossiles. Son système minéralogique demeura valable jusqu'au 16ième siècle.

Depuis la préhistoire, l'homme a trouvé de nombreux fossiles, auxquels il leur attachait une signification magique.
Les auteurs de l'Antiquité, comme Aristote, les ont observés et, d'une façon générale, interprétés correctement. Toutefois, leur origine et le fait qu'il s'agisse de témoignages que d'autres formes de vie ont existé avant l'Homme, n'ont pas été véritablement appréhendées avant le XVIIème siècle. Le terme fossile est employé depuis Pline l'Ancien au premier siècle, et son utilisation fut récupérée au XVIème siècle par Agricola, pour faire allusion à un corps enterré, que ce soient des restes d'organismes ou de minéraux intégrés dans les matériaux de la croûte terrestre.
Cette situation curieuse a perduré jusqu'au début du XIXème siècle.
Théophraste, un disciple d’Aristote, interpréta la signification des fossiles de manière erronée, mais son interprétation ne fut pas contredite jusqu’à la révolution scientifique du XVII siècle.
Charles Lyell décrit les fossiles comme les restes d'organismes qui vivaient à une autre époque et actuellement intégrée au sein de roches sédimentaires. Cette définition reste valable !

• Fossile : ce terme a une définition très large, car un fossile ne correspond pas seulement à des restes d'organismes, comme des ossements, il s'agit également d'empreintes (méduses dans le calcaire) et de moulages (courant chez les coquilles), de traces d'activités (paléoichnologie), ou même parfois d'activité chimique, ainsi que de restes végétaux. Les fossiles sont souvent issus des parties minéralisées dures d'un organisme, et très rarement des tissus mous.

• Fossiliser (v.) : Action de fossilisation, transformation en "pierre", par minéralisation.
• Fossile (adj.)
• Fossilisé (ée) (adj.) qui est fossilisé, transformé en "pierre".
• Fossilifère (adj.) : Gisement, ou site qui recèle des fossiles.

• Fossilisation (n. f.) : Processus de fossilisation : mort (ou trace), accumulation, enfouissement, sédimentation, minéralisation ; sous l'action de la pression et de procédés chimiques, au final, le fossile est formé, c'est l'exacte reproduction en pierre. Lors de la fossilisation, le corps fossilisé peut être conservé sans subir de modifications notables (coquilles carbonatées), ou être diversement minéralisé. On distingue alors :

-la calcification (remplacement par du carbonate de calcium),

-la silicification (remplacement par de la silice),

-la pyritisation (remplacement par du sulfure de fer) peut, par altération, déboucher sur une :

-limonitisation (limonite) ;

-l'opalisation (remplacement par de la silice hydratée amorphe - opale), est une forme de silicification assez rare, mais remarquable.

• Fossile stratigraphique : Fossile caractéristique d'une époque géologique délimitée dans le temps. En stratigraphie de terrain, il permet de dater aisément les couches dans laquelle il se trouve. (voir la frise des temps géologiques). Pour être qualifiée de fossile stratigraphique, une espèce doit :

-avoir eu une grande extension géographique (ce qui permet d'établir des corrélations à plusieurs endroits éloignés du globe) ;

-avoir existé pendant une courte durée à l'échelle des temps géologiques (en délimitant des périodes de temps courtes, donc des couches de terrain de faible épaisseur) ;

-avoir été abondante (pour être bien représentée).

• Ichnofossile restes d'empreintes et traces d'activités biologiques fossilisées. Ils sont l'objet d'étude de la Paléoichnologie.
• Microfossile fossiles de petites tailles (radiolaires, conodontes, foraminifères...), la micropaléontologie s'intéresse aux microfossiles à parois minérales ; la palynologie s'intéresse aux microfossiles à parois organiques.
• Pseudo fossile objet d'origine inorganique, structure quelconque ou minéral, qui ressemble suffisamment à un fossile pour prêter à confusion. Exemple : les dendrites provoquées par certains phénomènes de minéralisation, qui peuvent ressembler à des végétaux.
• Fossile vivant espèce actuelle présentant des ressemblances morphologiques avec des espèces éteintes (fossiles).
• Résine fossile Voir à ambre.
• Combustibles fossiles (Suivre le lien).

• La paléontologie, science qui étudie les fossiles laissés dans les sédiments, les roches sédimentaires (grès, schiste, craie, calcaire, ...), ou, plus rarement, dans les roches métamorphiques, par les êtres ayant vécu aux époques géologiques. (voir en complément à Paléontologie).

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Les fossiles

Définition

Ce terme a une définition très large, car un fossile ne correspond pas seulement à des restes d'organismes, comme des ossements, il s'agit également d'empreintes (méduses dans le calcaire) et de moules (courant chez les coquilles), de traces d'activités (paléoichnologie), ou même parfois d'activités chimiques. Les fossiles sont souvent issus des parties minéralisées dures d'un organisme, et très rarement des tissus mous.

Chimie du fossile

Quand un fossile est recouvert par des sédiments, il subit des changements de pression et de température, ainsi que la circulation des fluides. Si ces fluides ont une composition chimique proche de celle du fossile, ça n'aura pas beaucoup d'incidence. Dans le cas contraire, la différence de composition peut entraîner des modifications. Par exemple : une coquille carbonatée tombe dans des argiles (qui deviendront des schistes par la suite). Si nous avons circulation de fluides acides, le CaCO₃ de la coquille va être dissout. Ceci a par pour conséquence la perte de la structure interne, nous n'avons plus de 'fossile corporel', mais un moule interne et un moule externe.
Nous pouvons également avoir une dissolution de la coquille, puis un remplacement de la structure par épigénie. C'est un phénomène lent de substitution de la composition originelle par une autre, molécule par molécule, ce qui préserve la microstructure. Nous avons donc un 'fossile corporel'. Ce terme est utilisé pour un fossile dont la microstructure est préservée dans la composition originelle, ou épigénisée. Dans d'autres cas, nous pouvons avoir une recristallisation, c'est-à-dire un changement de structure et non de composition. Ce phénomène s'explique par le fait que certaines structures sont plus stables que d'autres. Les principaux minéraux concernés sont l'aragonite qui se transformera en calcite, et l'opale qui se transformera en quartz.

La fossilisation

Définition

Les fossiles sont le résultat de certains processus et phénomènes rares. Ils ne concerneraient que 1 à 2 % de la population initiale (estimation impossible à vérifier). Il faut que les organismes échappent à la décomposition et la destruction, et subsistent dans de bonnes conditions de conservation.

Conditions

Il existe plusieurs agents de destruction dont les deux plus importants sont les agents biologiques (animaux et organismes microscopiques comme les bactéries qui dégradent les cadavres), et les agents atmosphériques (pluie, oxygène, …). Ensuite, il faut que les fossiles puissent être préservés des autres facteurs de destruction, c'est-à-dire la diagenèse, le métamorphisme, la dissolution par des eaux d'infiltration ou la tectonique. Ces différents paramètres définissent la difficulté à fossiliser un organisme et expliquent le faible pourcentage de fossilisation.

Les principaux facteurs favorables à la fossilisation sont :

• un enfouissement rapide et abondant, pour protéger le cadavre, principalement de l'oxygène. Ceci fonctionne mieux avec des sédiments fins (boues).
• les catastrophes, telles que les tsunamis, avalanches, crues… qui apportent en grandes quantités des sédiments qui piègent les organismes.
• une topographie favorable à l'enfouissement rapide, c'est-à-dire une dépression pouvant piéger les organismes lors de glissements de terrains par exemple.
• le mode de vie de l'organisme. Un organisme vivant dans des terriers, ou enfoui aura plus de chances d'être conservé.
• nature de l'organisme. La nature chimique et la présence d'un squelette ou exosquelette jouent un rôle important dans la fossilisation (squelette ou spicule, carbonaté ou siliceux). En effet les tissus mous sont rarement conservés. C'est là un piège de la fossilisation : elle désavantage les organismes n'ayant pas de partie solide.

Sélection

Bien que rare, la conservation des tissus mous existe dans certaines conditions exceptionnelles :

• Mammouths dans la glace de Sibérie (une quarantaine de mammouths). Ils sont conservés en totalité, y compris le contenu stomacal.
• Momification dans l'ozocérite (paraffine naturelle, fraction lourde du pétrole) de mammouths et rhinocéros. Cette paraffine conserve bien les organismes à l'exception des poils.
• Insectes dans l'ambre (résine fossile).
• Protiste dans le silex (saturation en Si).
• Spores et pollens dans les roches.
• Substances organiques : dans des silex de 3 milliards d'années ont été trouvées des molécules dérivées de la chlorophylle (preuve de la photosynthèse à cette époque).
• Même si les tissus disparaissent, ils peuvent marquer la roche et délimiter les contours de l'organisme.

Ainsi, il est possible de trouver des poils sur les mammouths, des plumes, des insectes, des feuilles...
La conservation des parties dures reste la plus courante. Elle concerne les parties minéralisées (carapace, coquille, squelette interne, dents, bois…). Ces restes peuvent être conservés avec leur substance originelle ou alors avoir subi une transformation par épigénie (molécule par molécule).

Classification

La classification des êtres vivants et des fossiles s'appelle la taxinomie ou taxonomie. Lorsque l'on découvre un fossile, quel qu'il soit, les paléontologues lui donnent un nom. Il existe 3 cas de figure :

• a) si le fossile trouvé correspond à un organisme inconnu : un nom lui sera donné en utilisant la nomenclature binomale. Par exemple : Homo Sapiens, c'est-à-dire le Genre et l'espèce (les conventions définissent ces deux termes à écrire en italique, le genre avec une majuscule, l'espèce avec une minuscule). Les organismes sont classés selon leurs différences, ressemblances et caractéristiques dans plusieurs groupements. Du plus éloigné au plus précis : règne, embranchement ou phylum, classe, ordre, famille, genre et espèce.
  Prenons un exemple : le loup.

Règne : animal.

Embranchement : Vertebrata.

Classe : Mammalia (mammifère).

Ordre : Carnivora.

Famille : Canidae.

Genre : Canis.

Espèce : Canis lupus.

Remarque importante : La notion d'espèce en paléontologie n'a pas la même signification qu'en biologie. Pour les biologistes elle est défini, outre les ressemblances entre organismes, par deux êtres interféconds dont la descendance est viable et reproductible également. En paléontologie, la notion d'interfécondité est difficilement applicable, seules les ressemblances sont donc utilisées. Ceci représente donc une source d'erreur, car il dangereux de ne se baser que sur la ressemblance de deux organismes. Un des exemples les plus frappant est celui du requin, qui est un poisson sélacien, et du dauphin, qui est un mammifère. Ces organismes aux morphologies apparemment très proches n'ont en fait pas grand-chose en commun.

• b) si le fossile trouvé correspond à un organisme déjà connu : si les critères morphologiques et paramètres importants sont identiques à une espèce déjà recensée, il n'y a pas de problème, ce fossile est placé dans la même espèce.

• c) si le fossile correspond à un élément d'un organisme : dans ce cas les paléontologues n'utilisent pas la taxonomie, mais la parataxonomie. Prenons l'exemple d'un œuf de dinosaure. Lorsque qu'un œuf de dinosaure est découvert, il est généralement impossible de savoir à quelle espèce de dinosaure il appartient, mais il faut obligatoirement le répertorier. C'est ainsi que les paléontologues utilisent la parataxonomie. Elle ne correspond pas un organisme précis mais à une classification de différents éléments. Prenons un deuxième exemple, celui des conodontes. Ces éléments sont souvent rapportés par les chercheurs comme étant des dents. Chaque conodonte différent possède un nom d'espèce et de genre alors qu'un organisme possède souvent plusieurs dents différentes (comme nous). Différentes espèces de conodontes appartiennent peut être, ou certainement, à un même organisme. La parataxonomie est utilisée dans plusieurs cas : pour les œufs de dinosaures, les ichnofossiles, les conondontes, les chitinozoaires, les coprolithes, les kystes de dinoflagellés, les acritarches et aussi en paléobotanique car il est difficile de savoir de quelle plante proviennent les spores.

• d) les pièges : il existe plusieurs pièges pouvant générer la création de deux espèces alors qu'elles ne correspondent qu'à une seule. Il s'agit du polymorphisme : à l'intérieur d'une espèce interféconde nous pouvons trouver des formes distinctes. Ceci s'explique par le dimorphisme sexuel, c'est-à-dire deux formes distinctes correspondant à la différence de sexe, ou alors des différences selon le stade ontogénique (développement), les formes juvéniles pouvant être différentes des formes adultes. C'est également le cas du polytypisme : si nous prenons une espèce d'ammonite qui va être scindée en 2 groupes à cause de la tectonique, ces deux groupes vont évoluer différemment chacun de leur côté, développant des caractéristiques que l'autre n'a pas. Toutefois, si ces différences ne touchent pas les facteurs liés à la reproduction, qu'il ne s'agit que de changement d'ornementation par exemple, alors les deux groupes vont paraître différents malgré une interfécondité toujours possible.

Informations tirées du fossile

Lorsque l'on découvre un fossile, il ne faut pas le dégager tout de suite mais d'abord l'étudier sur place car sa position et son orientation peuvent donner de nombreuses informations. Dans un premier temps il faut regarder si le fossile a subi un transport ou non.

- S'il n'a pas été transporté, il est autochtone (un organisme nectonique ne peut jamais être autochtone car il tombe dans la colonne d'eau lors de sa mort). Un gisement d'organismes autochtones, appelé gisement paléobiocénose, peut donner des informations paléoécologiques (une biocénose est un ensemble d'organisme vivant dans le même biotope).

- S'il n'est pas mort sur place, il est allochtone. Un gisement de tels organismes est nommé gisement thanatocénose, il est inutile en paléoécologie. Remarque : une formation paratochtone est un mélange des deux, on a des organismes allochtones (souvent brisés) et des organismes autochtones.

La description de fossile ou d'une accumulation, passe par plusieurs points :

- il faut définir la composition taxinomique, c'est-à-dire la présence d'un organisme majoritaire (assemblage monotypique) ou de plusieurs organismes différents (assemblage polytypique).

- ensuite il faut définir l'arrangement en 3D des fossiles, leur géométrie (forme de récif, terriers, lentille…).

- le Packing : supporté par une matrice, ou supporté par des bioclastes. En fonction de la quantité de bioclastes.

- l'orientation : l'orientation des fossiles peut donner le sens du paléocourant par orientation préférentielle.

-l'énergie : les fossiles vont être plus ou moins désarticulé ou cassé selon l'énergie du milieu.

- les critères de polarité. La cristallisation à l'intérieur d'une coquille ne va pas être uniforme : le bas de la coquille va être rempli par de la boue et des microcristaux, tandis que le haut sera occupé par des cristaux de plus grande taille. Ce phénomène peut permettre une orientation de la couche dont provient cette coquille et de savoir si elle a subi - ou non - une inversion.

- les déformations tectoniques. La déformation des fossiles peut indiquer la direction des contraintes tectoniques.

( Article de Laurent DUBOIS)

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