Notions de fossiles et de fossilisation

1. Définition d'un fossile

Un fossile (du latin fossilis, « tiré de la terre ») est un reste ou une trace d'un être vivant (animal, végétal ou micro-organisme) ayant vécu dans le passé géologique, conservé dans une roche, en général sédimentaire.

On distingue :

• les restes de l'organisme lui-même : coquilles, os, dents, carapaces, troncs d'arbres, pollens ;
• les traces d'activité (appelées ichnofossiles) : empreintes de pas, pistes, terriers, nids, œufs, excréments fossilisés (coprolithes).

Les fossiles sont de tailles très variées : des macrofossiles visibles à l'œil nu (os de dinosaure, ammonite) et des microfossiles qu'on n'observe qu'à la loupe ou au microscope (foraminifères, pollens, algues microscopiques).

La fossilisation est l'ensemble des transformations qui permettent la conservation d'un organisme, ou de sa trace, dans une roche.

2. Les conditions de la fossilisation

Quand un être vivant meurt, il est normalement détruit : les parties molles sont mangées par les charognards et décomposées par les bactéries, les parties dures sont cassées, dissoutes ou dispersées. Pour qu'un fossile se forme, plusieurs conditions doivent être réunies :

1. Un enfouissement rapide sous des sédiments (vase, sable, cendres volcaniques) : il protège le cadavre des charognards, de l'érosion et de l'air.
2. Un milieu pauvre en oxygène : l'absence d'oxygène ralentit l'action des bactéries et la décomposition. C'est souvent le cas au fond des lacs, des lagunes et des mers calmes.
3. La présence de parties dures : coquilles, os, dents, carapaces, bois se conservent beaucoup mieux que les parties molles. C'est pourquoi on trouve surtout des fossiles de mollusques, de vertébrés et de plantes ligneuses.
4. Une histoire géologique favorable : la roche qui contient le fossile ne doit pas être trop chauffée ni trop déformée (le métamorphisme détruit les fossiles), ni entièrement érodée.

Ces conditions expliquent pourquoi les fossiles se trouvent surtout dans les roches sédimentaires déposées dans l'eau, et presque jamais dans les roches magmatiques. Elles expliquent aussi que les fossiles ne donnent qu'une image incomplète du monde vivant du passé.

3. Les modes de fossilisation

La conservation totale. L'organisme est conservé presque entier, avec ses parties molles. C'est très rare. Exemples classiques : des mammouths conservés dans le sol gelé de Sibérie, des insectes emprisonnés dans l'ambre (résine d'arbre durcie).

La conservation des parties dures sans transformation. La coquille ou l'os est conservé avec sa matière d'origine, parfois un peu altérée. C'est le cas de nombreuses coquilles récentes (Cénozoïque).

La minéralisation (ou pétrification). Les substances d'origine sont remplacées, molécule après molécule, par des minéraux apportés par l'eau qui circule dans la roche : silice, calcite, pyrite, oxydes de fer. Le fossile garde la forme et parfois la structure fine de l'organisme. Exemple : le bois silicifié, où chaque cellule du bois est remplacée par de la silice. Ce remplacement s'appelle aussi épigénie.

Le moulage. La coquille est dissoute après l'enfouissement, mais elle laisse sa forme dans le sédiment :

• le moule externe reproduit la surface extérieure de la coquille, en creux ;
• le moule interne est formé par le sédiment qui a rempli l'intérieur de la coquille ;
• si la cavité laissée par la coquille dissoute est remplie de minéraux, on obtient un contre-moule (une copie en relief).

L'empreinte. C'est la marque laissée dans un sédiment fin par un organisme mince ou mou : feuille, plume, méduse, aile d'insecte. Souvent une mince pellicule de carbone reste sur la roche (carbonisation) ; c'est le cas des feuilles fossiles des schistes et du charbon.

Les traces d'activité. Pistes, terriers, empreintes de pas, excréments : elles renseignent sur le comportement des êtres vivants (déplacement, alimentation, vie en groupe).

4. Les fossiles stratigraphiques et les fossiles de faciès

Les fossiles n'ont pas tous la même utilité pour le géologue.

Un fossile stratigraphique (ou bon fossile, fossile guide) permet de dater une couche. Il doit avoir :

• vécu pendant une courte période (évolution rapide) ;
• une large répartition géographique (on le trouve sur plusieurs continents) ;
• été abondant et facile à reconnaître.

Exemples : les trilobites (Paléozoïque), les graptolites (Paléozoïque), les ammonites (Mésozoïque), les nummulites (début du Cénozoïque). Grâce à eux, on applique le principe d'identité paléontologique vu dans la leçon précédente.

Un fossile de faciès renseigne sur le milieu de vie (le paléoenvironnement), mais pas sur l'âge précis. Il appartient à un groupe qui a vécu longtemps, mais dans des conditions précises. Exemples :

• les coraux constructeurs de récifs indiquent une mer chaude, peu profonde et claire ;
• les fougères et les troncs d'arbres indiquent un milieu continental humide ;
• les huîtres indiquent un milieu marin littoral.

Pour trouver le milieu ancien, on utilise le principe d'actualisme : on suppose que les organismes du passé vivaient dans des conditions proches de celles de leurs parents actuels. Les coraux actuels vivent dans des mers chaudes et peu profondes ; il est donc probable que les coraux fossiles vivaient dans un milieu comparable.

En Guinée, les schistes du bassin de Bové, dans le nord-ouest du pays, datés du Paléozoïque, contiennent des fossiles d'organismes marins comme les graptolites. Ils prouvent qu'une mer recouvrait cette région à cette époque. Voilà pourquoi on peut trouver des traces d'animaux marins loin de l'océan actuel.