Karamö, le prof virtuelLeçon 13 sur 29
Notions de paléontologie
Je sais expliquer ce qu'est un fossile, comment il se forme, et comment les fossiles permettent de reconstituer les milieux anciens et de dater les roches les unes par rapport aux autres.
- 1 h
- 5 exercices corrigés
- 1 schéma
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Définir la paléontologie et un fossile, et citer les différents types de fossiles
- Décrire les conditions et les étapes de la fossilisation
- Utiliser le principe d'actualisme pour reconstituer un milieu ancien
- Utiliser les fossiles stratigraphiques et les principes de datation relative
Avant de commencer : Les leçons sur les roches sédimentaires (strates, principe de superposition) et sur la formation des roches.
1Je découvre
Dans une carrière de pierres, au cours d'une sortie scolaire, Mamadou casse une plaque de roche grise et feuilletée. À l'intérieur, il découvre l'empreinte parfaite d'une coquille en spirale, avec toutes ses stries, alors qu'on est à des centaines de kilomètres de la mer. Un peu plus loin, Fanta trouve une pierre sur laquelle on voit la forme d'une feuille, avec ses nervures.
« Comment une coquille de mer peut-elle se retrouver dans une pierre, au milieu des terres ? », demande Mamadou. « Et comment une feuille peut-elle devenir pierre ? », ajoute Fanta.
Le professeur leur explique que ces objets sont des fossiles, des messages laissés par des êtres vivants disparus depuis des millions d'années. Encore faut-il savoir les lire.
Qu'est-ce qu'un fossile, comment se forme-t-il et que peut-il nous apprendre sur le passé de la Terre ?
2Je comprends
1. Définitions
La paléontologie (du grec palaios, ancien, ôn, l'être, et logos, l'étude) est la science qui étudie les êtres vivants du passé à partir de leurs fossiles. Le spécialiste est le paléontologue.
Un fossile est un reste ou une trace d'un être vivant (animal, végétal, micro-organisme) ayant vécu il y a très longtemps, conservé dans une roche sédimentaire.
On trouve des fossiles presque uniquement dans les roches sédimentaires, car elles se forment à la surface, là où vivent les êtres vivants, et à basse température. Les roches magmatiques (passées par l'état fondu) et métamorphiques (fortement chauffées et déformées) n'en contiennent pas, ou très rarement.
2. Les différents types de fossiles
| Type | Description | Exemples |
|---|---|---|
| Parties dures conservées | os, dents, coquilles, carapaces, parfois transformés en pierre | coquille de mollusque, dent de requin, os de dinosaure |
| Empreintes | forme laissée dans le sédiment par un organisme | empreinte de feuille, de poisson, de plume |
| Moules | le sédiment a rempli l'intérieur (moule interne) ou entouré l'organisme (moule externe), puis l'organisme a disparu | moule interne d'un coquillage |
| Traces d'activité | traces laissées par un animal vivant | pas, terriers, œufs, excréments fossilisés |
| Organismes entiers | cas exceptionnels | insectes dans l'ambre (résine fossile), mammouths dans la glace |
| Bois pétrifié | bois dont la matière a été remplacée peu à peu par des minéraux | troncs d'arbres transformés en silice |
3. La fossilisation
La fossilisation est l'ensemble des transformations qui font passer un être vivant mort à l'état de fossile. C'est un phénomène rare : la plupart des êtres vivants morts sont mangés, décomposés par les bactéries ou détruits sans laisser de trace.
Conditions favorables :
- un enfouissement rapide sous des sédiments (boue, sable, cendres) qui protège le cadavre des charognards ;
- un milieu pauvre en oxygène, qui ralentit la décomposition ;
- la présence de parties dures (os, coquilles, dents), qui résistent mieux que les parties molles ;
- un milieu calme, comme le fond d'une mer, d'un lac ou d'un marais.
- 1Un être vivant meurt (par exemple un coquillage au fond de la mer)
- 2Il est rapidement recouvert de sédiments : boue, sable
- 3Les parties molles se décomposent, les parties dures restent
- 4Les sédiments s'accumulent et deviennent roche (diagenèse)
- 5Les minéraux de l'eau remplacent peu à peu la matière d'origine
- 6Des millions d'années plus tard, l'érosion ou une carrière met le fossile à jour
Cela explique la découverte de Mamadou : la coquille vivait dans une mer qui recouvrait autrefois cette région. Elle a été enfouie dans la boue, qui est devenue roche. Plus tard, la mer s'est retirée, la région a été soulevée, et la roche est apparue à la surface.
4. Ce que nous apprennent les fossiles
a) Reconstituer les milieux anciens (paléoenvironnements).
On utilise le principe d'actualisme : les lois de la nature qui agissent aujourd'hui agissaient de la même façon dans le passé. Si un organisme fossile ressemble à un organisme actuel, on suppose qu'il vivait dans le même type de milieu.
Exemple
Dans une couche de calcaire, on trouve des coraux fossiles semblables aux coraux actuels. Or les coraux constructeurs de récifs vivent aujourd'hui dans des mers chaudes, claires et peu profondes. Que peut-on en déduire ?
Étape 1 : j'identifie le fossile : des coraux.
Étape 2 : je cherche le milieu de vie des coraux actuels : mer chaude, claire, peu profonde.
Étape 3 : j'applique le principe d'actualisme : les coraux fossiles vivaient dans les mêmes conditions.
Conclusion : au moment du dépôt de ce calcaire, la région était recouverte par une mer chaude, claire et peu profonde.
b) Dater les roches les unes par rapport aux autres (datation relative).
Certaines espèces n'ont vécu que pendant une courte période, mais étaient très répandues et abondantes. Leurs fossiles, appelés fossiles stratigraphiques (ou fossiles caractéristiques), permettent de dater les couches qui les contiennent. Par exemple, les trilobites caractérisent l'ère primaire, les ammonites l'ère secondaire, les nummulites (petits organismes marins en forme de pièce de monnaie) le début de l'ère tertiaire.
Un bon fossile stratigraphique doit :
- avoir vécu pendant une courte durée ;
- avoir été abondant ;
- avoir eu une large répartition géographique ;
- être facile à reconnaître.
Pour dater, on utilise aussi trois principes :
- principe de superposition : une couche est plus récente que celle qu'elle recouvre ;
- principe de continuité : une même couche a le même âge sur toute son étendue ;
- principe d'identité paléontologique : deux couches qui contiennent les mêmes fossiles stratigraphiques ont le même âge, même si elles sont très éloignées.
Exemple
Dans la région A, une couche de grès contient des ammonites d'une espèce X. Dans la région B, à 800 km, une couche de calcaire contient la même espèce X. Que peut-on dire de ces deux couches ?
Étape 1 : l'espèce X est un fossile stratigraphique (ammonite, courte durée, large répartition).
Étape 2 : j'applique le principe d'identité paléontologique.
Conclusion : les deux couches ont le même âge (ère secondaire), bien qu'elles soient de nature différente et éloignées de 800 km.
c) Retracer l'histoire de la vie.
Les fossiles montrent que les êtres vivants ont changé au cours des temps géologiques : des espèces sont apparues, d'autres ont disparu. Les fossiles les plus anciens sont les plus simples ; les groupes plus complexes apparaissent plus tard. Cette histoire sera étudiée dans la leçon suivante.
d) Des ressources utiles.
Le charbon, le pétrole et le gaz naturel sont formés à partir d'êtres vivants du passé : on les appelle des combustibles fossiles.
Méthode
Pour exploiter un fossile dans un exercice :
- J'identifie le fossile (coquille, empreinte, trace) et l'organisme dont il provient.
- Je cherche le milieu de vie de l'organisme actuel le plus proche (principe d'actualisme).
- J'en déduis le milieu de dépôt de la roche (mer, lac, forêt, climat chaud ou froid).
- Si le fossile est stratigraphique, j'en déduis l'âge de la couche.
- Je compare avec d'autres couches grâce à la superposition et à l'identité paléontologique.
3Je retiens
Je retiens
La paléontologie étudie les êtres vivants du passé à partir de leurs fossiles.
Un fossile est un reste ou une trace d'un être vivant ancien, conservé dans une roche sédimentaire (coquille, os, empreinte, moule, trace de pas, insecte dans l'ambre).
Fossilisation : enfouissement rapide, peu d'oxygène, parties dures, milieu calme ; c'est un phénomène rare.
Principe d'actualisme : les lois de la nature actuelle s'appliquaient dans le passé ; il permet de reconstituer les milieux anciens.
Fossile stratigraphique : vécu peu de temps, abondant, très répandu ; il date les couches (trilobites : primaire ; ammonites : secondaire ; nummulites : tertiaire).
Datation relative : superposition, continuité, identité paléontologique.
4Erreurs fréquentes
- Chercher des fossiles dans un granite ou un basalte : les fossiles se trouvent presque uniquement dans les roches sédimentaires.
- Croire que tous les êtres vivants deviennent des fossiles : la fossilisation est rare et demande des conditions particulières.
- Penser que la datation relative donne un âge en années : elle indique seulement quelle couche est plus ancienne ou plus récente qu'une autre.
- Prendre n'importe quel fossile comme fossile stratigraphique : une espèce qui a vécu très longtemps ne permet pas de dater précisément.
5Je m’exerce
1Exercice 1
Définis : paléontologie, fossile, fossilisation, principe d'actualisme.
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- Paléontologie : science qui étudie les êtres vivants du passé à partir de leurs fossiles.
- Fossile : reste ou trace d'un être vivant ancien, conservé dans une roche sédimentaire.
- Fossilisation : ensemble des transformations qui font passer un être vivant mort à l'état de fossile.
- Principe d'actualisme : les lois de la nature qui agissent aujourd'hui agissaient de la même façon dans le passé.
2Exercice 2
Classe ces fossiles selon leur type (partie dure, empreinte, moule, trace d'activité, organisme entier) : dent de requin, trace de pas de dinosaure, insecte dans l'ambre, forme d'une feuille dans une argile, coquille remplie de calcaire dont la matière a disparu, os de mammouth.
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- Parties dures : dent de requin, os de mammouth.
- Empreinte : forme d'une feuille dans une argile.
- Moule : coquille remplie de calcaire dont la matière a disparu (moule interne).
- Trace d'activité : trace de pas de dinosaure.
- Organisme entier : insecte dans l'ambre.
3Exercice 3
Explique pourquoi on trouve beaucoup plus de fossiles de coquillages que de fossiles de méduses.
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Les coquillages ont une coquille dure, qui résiste à la décomposition et peut être conservée dans les sédiments. Les méduses n'ont que des parties molles, qui se décomposent très vite ; elles ne se fossilisent que dans des conditions tout à fait exceptionnelles.
4Exercice 4
Une coupe montre trois couches superposées. Couche 1 (en bas) : calcaire à trilobites. Couche 2 : argile à ammonites. Couche 3 (en haut) : sable à nummulites.
a) Range les couches de la plus ancienne à la plus récente, en citant le principe utilisé.
b) Donne l'ère de dépôt de chaque couche à l'aide des fossiles.
c) Les deux méthodes donnent-elles le même ordre ?
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a) Couche 1, puis couche 2, puis couche 3 (principe de superposition : une couche est plus récente que celle qu'elle recouvre).
b) Couche 1 : ère primaire (trilobites) ; couche 2 : ère secondaire (ammonites) ; couche 3 : ère tertiaire (nummulites).
c) Oui : les deux méthodes donnent le même ordre, du plus ancien au plus récent, ce qui confirme le résultat.
5Exercice 5
(Type composition) Dans une couche de roche de la région C, on trouve des fossiles de palmiers et de crocodiles. Dans une couche d'une région D, à 500 km, on trouve la même espèce d'ammonite que dans une couche de la région E.
a) Quel climat régnait dans la région C au moment du dépôt ? Quel principe utilises-tu ?
b) Que peux-tu dire de l'âge des couches à ammonites des régions D et E ? Quel principe utilises-tu ?
c) Pourquoi l'ammonite est-elle un bon fossile stratigraphique ? Cite deux qualités.
d) Pourquoi ne trouve-t-on jamais de fossiles dans le granite de la région C ?
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a) Un climat chaud, car les palmiers et les crocodiles actuels vivent dans des régions chaudes. J'utilise le principe d'actualisme.
b) Elles ont le même âge, car elles contiennent la même espèce de fossile stratigraphique : c'est le principe d'identité paléontologique.
c) Les ammonites ont été très abondantes et très répandues dans les mers du monde entier, et chaque espèce n'a vécu que peu de temps ; elles sont aussi faciles à reconnaître grâce à leur coquille enroulée.
d) Le granite est une roche magmatique, formée par refroidissement d'un magma très chaud en profondeur : aucun être vivant ne peut y être conservé.
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
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