Karamö, le prof virtuelLeçon 18 sur 22
La paléontologie générale
Je sais définir la paléontologie, présenter ses branches et son histoire, et utiliser les fossiles et les principes de la stratigraphie pour dater et reconstituer le passé.
- 1 h
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Définir la paléontologie et citer ses principales branches
- Retracer les grandes étapes de l'histoire de la paléontologie
- Énoncer et appliquer les principes de la datation relative (superposition, continuité, recoupement, inclusion, identité paléontologique)
- Distinguer fossile stratigraphique et fossile de faciès et expliquer l'utilité des fossiles
Avant de commencer : Les notions de roche sédimentaire, de couche (strate) et d'être vivant ; l'échelle des temps en millions d'années (Ma).
1Je découvre
Au bord du Bafing, pendant une sortie scolaire, Sékou ramasse une pierre plate en grès. En la retournant, il voit une forme étrange, comme une petite coquille gravée dans la roche. « C'est un animal ? Une plante ? Et comment est-il entré dans la pierre ? »
Leur professeure, madame Camara, examine la pierre avec attention : « C'est peut-être un fossile. Il faudra le montrer à un spécialiste. Les fossiles sont les archives de la vie passée. Grâce à eux, on sait quels êtres vivaient sur Terre il y a des millions d'années, à quoi ressemblaient les paysages, et même quel âge ont les roches. »
Kadiatou lève la main : « Mais comment savoir si une couche de roche est plus vieille qu'une autre, s'il n'y a pas de date écrite dessus ? »
Qu'est-ce que la paléontologie, et comment les fossiles et les couches de roches permettent-ils de reconstituer et de dater l'histoire de la Terre ?
2Je comprends
1. Définition et branches de la paléontologie
La paléontologie (du grec « palaios », ancien, « ontos », être, et « logos », étude) est la science qui étudie les êtres vivants du passé à partir de leurs restes ou de leurs traces conservés dans les roches : les fossiles.
Elle comprend plusieurs branches :
| Branche | Ce qu'elle étudie |
|---|---|
| Paléozoologie | les animaux fossiles (vertébrés, invertébrés) |
| Paléobotanique | les végétaux fossiles |
| Palynologie | les grains de pollen et les spores fossiles |
| Micropaléontologie | les fossiles microscopiques (foraminifères, diatomées…) |
| Paléoécologie | les milieux de vie et les relations entre êtres vivants du passé |
| Ichnologie | les traces d'activité (empreintes de pas, terriers, pistes) |
| Paléoanthropologie | les fossiles humains et l'évolution de la lignée humaine |
La paléontologie est au carrefour de la biologie (anatomie, classification, évolution) et de la géologie (roches sédimentaires, datation).
2. Un peu d'histoire
- Dans l'Antiquité, certains penseurs grecs remarquent déjà des coquillages dans les montagnes et en déduisent que la mer les recouvrait autrefois. Mais pendant longtemps, on pense souvent que les fossiles sont des « jeux de la nature ».
- Au XVIIe siècle, le savant danois Nicolas Sténon comprend que les fossiles sont des restes d'êtres vivants et que les couches sédimentaires se sont déposées les unes sur les autres : il énonce le principe de superposition.
- Vers 1800, le Français Georges Cuvier fonde la paléontologie des vertébrés grâce à l'anatomie comparée : à partir de quelques os, il reconstitue des animaux disparus et prouve que des espèces se sont éteintes. Il explique ces disparitions par des catastrophes successives (catastrophisme).
- Lamarck puis Charles Darwin (L'Origine des espèces, 1859) utilisent les fossiles pour montrer que les espèces se transforment au cours du temps : c'est l'évolution.
- Au XIXe siècle, le géologue britannique Charles Lyell popularise le principe d'actualisme : les phénomènes qui ont agi dans le passé sont les mêmes que ceux qui agissent aujourd'hui. « Le présent est la clé du passé. »
3. L'actualisme : lire le passé grâce au présent
Le principe d'actualisme permet d'interpréter les fossiles et les roches. Par exemple :
- des coraux constructeurs de récifs vivent aujourd'hui dans des mers chaudes, claires et peu profondes : un calcaire à coraux fossiles indique donc un ancien milieu marin chaud et peu profond ;
- des empreintes de gouttes de pluie ou des fentes de dessiccation (comme la boue qui se craquelle dans les rizières de Basse-Guinée en saison sèche) indiquent un milieu émergé qui s'assèche.
4. La datation relative : les principes de la stratigraphie
La stratigraphie étudie la succession des couches sédimentaires (les strates). Elle permet une datation relative : on ne donne pas un âge en années, mais on classe les événements les uns par rapport aux autres (plus ancien, plus récent).
- Principe de superposition : une couche sédimentaire est plus récente que celle qu'elle recouvre (si les couches n'ont pas été retournées).
- Principe de continuité : une même couche, limitée par le même toit et le même mur, a le même âge sur toute son étendue.
- Principe de recoupement : un événement (faille, filon magmatique, érosion) est plus récent que les couches qu'il recoupe.
- Principe d'inclusion : les morceaux de roche inclus dans une autre roche (galets dans un conglomérat) sont plus anciens que la roche qui les contient.
- Principe d'identité paléontologique : deux couches qui contiennent les mêmes fossiles stratigraphiques ont le même âge, même si elles sont très éloignées l'une de l'autre.
Méthode
Pour reconstituer l'histoire d'une coupe géologique :
- Je classe les couches de bas en haut (superposition) : la plus basse est la plus ancienne.
- Je place les événements qui recoupent des couches (failles, filons, surfaces d'érosion) après les couches recoupées (recoupement).
- Je place ces événements avant les couches qui les recouvrent sans être recoupées.
- J'utilise les inclusions (galets, fragments) : ils sont plus anciens que la roche qui les contient.
- J'écris la chronologie du plus ancien au plus récent, en justifiant chaque étape par un principe.
Exemple
Une coupe montre, de bas en haut : un grès G1, une argile A, un calcaire C. Une faille F décale G1, A et C. Un filon de dolérite D traverse G1 et A mais s'arrête sous C. Reconstituer la chronologie.
- Superposition : G1 (le plus ancien), puis A.
- Le filon D recoupe G1 et A, donc il est plus récent qu'eux ; il ne traverse pas C, donc il est plus ancien que C : D est placé entre A et C.
- Dépôt du calcaire C, qui recouvre le filon.
- La faille F décale G1, A et C : elle est postérieure à C.
Chronologie : G1, A, filon D, C, faille F.
- 1Dépôt du grès G1 (le plus ancien)
- 2Dépôt de l'argile A
- 3Mise en place du filon de dolérite D (recoupe G1 et A)
- 4Dépôt du calcaire C, qui recouvre le filon
- 5Faille F, qui décale toutes les couches (le plus récent)
5. Fossiles stratigraphiques et fossiles de faciès
Tous les fossiles ne rendent pas le même service.
Un fossile stratigraphique (ou bon fossile de datation) permet de dater une couche et de la corréler avec d'autres couches éloignées. Il doit :
- appartenir à une espèce qui a vécu peu de temps à l'échelle géologique (évolution rapide) ;
- avoir eu une large répartition géographique ;
- être abondant et facile à reconnaître.
Exemples : les trilobites et les graptolites (Paléozoïque), les ammonites (Mésozoïque), les nummulites (début du Cénozoïque), de nombreux foraminifères.
Un fossile de faciès renseigne sur le milieu de vie (le faciès) au moment du dépôt, mais pas sur l'âge, car l'espèce a vécu longtemps. Exemples : les coraux (mer chaude et peu profonde), les fougères et les grandes prêles (milieu continental humide).
- Sert à dater une couche
- Espèce de courte durée d'existence
- Large répartition géographique
- Exemples : ammonites, trilobites
- Sert à reconstituer le milieu
- Espèce de longue durée d'existence
- Liée à un milieu précis
- Exemples : coraux, fougères
Exemple
Dans deux régions éloignées, on trouve l'une au-dessus de l'autre les couches suivantes. Région 1 : couche à trilobite T (bas), puis couche à ammonite X. Région 2 : couche à ammonite X (bas), puis couche à ammonite Y. Classer T, X et Y.
- Principe d'identité paléontologique : les deux couches à ammonite X ont le même âge.
- Région 1 : T est sous X, donc T est plus ancienne que X (superposition).
- Région 2 : Y est au-dessus de X, donc Y est plus récente que X.
Ordre du plus ancien au plus récent : T, X, Y. On a corrélé deux régions qui ne se touchent pas.
6. À quoi servent les fossiles ?
- Dater les roches (datation relative) et construire l'échelle des temps géologiques : ses grandes divisions (Paléozoïque, Mésozoïque, Cénozoïque) sont fondées sur les grands changements de faune.
- Reconstituer les milieux anciens (paléoenvironnements) et les climats anciens.
- Retracer l'évolution des êtres vivants et leurs liens de parenté.
- Prouver les mouvements des continents (comme le Mésosaure, vu dans les leçons précédentes).
- Aider à rechercher des ressources : les microfossiles servent à dater les couches traversées par les forages de recherche de pétrole ou d'eau.
En Guinée, les roches sédimentaires anciennes susceptibles de contenir des fossiles sont surtout présentes dans le bassin de Bové, au nord-ouest du pays ; ailleurs dominent des roches magmatiques et métamorphiques très anciennes, sans fossiles visibles.
3Je retiens
Je retiens
La paléontologie est la science des êtres vivants du passé, étudiés à partir des fossiles (restes ou traces conservés dans les roches).
Branches : paléozoologie, paléobotanique, palynologie, micropaléontologie, paléoécologie, ichnologie, paléoanthropologie.
Grands noms : Sténon (stratigraphie), Cuvier (anatomie comparée, extinctions), Lamarck et Darwin (évolution), Lyell (actualisme).
Datation relative : superposition, continuité, recoupement, inclusion, identité paléontologique.
Fossile stratigraphique : courte durée, large répartition, abondant (ammonites, trilobites) → date. Fossile de faciès : indique le milieu (coraux).
Les fossiles servent à dater, reconstituer les milieux, retracer l'évolution et rechercher des ressources.
4Erreurs fréquentes
- Confondre datation relative et datation absolue : la stratigraphie classe les événements, elle ne donne pas d'âge en années.
- Croire qu'un fossile de faciès permet de dater : les coraux ont existé pendant des centaines de millions d'années ; ils indiquent un milieu, pas un âge.
- Appliquer la superposition à une série renversée ou à un filon : un filon qui traverse une couche est plus récent qu'elle, même s'il est en dessous d'autres couches.
- Penser que les couches de même nature ont forcément le même âge : c'est l'identité des fossiles stratigraphiques, pas la nature de la roche, qui permet la corrélation.
5Je m’exerce
1Exercice 1
(Questions de cours)
a) Définis la paléontologie et cite quatre de ses branches.
b) Qu'est-ce que le principe d'actualisme ? Donne un exemple.
c) Quelle a été la contribution de Cuvier à la paléontologie ?
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a) La paléontologie est la science qui étudie les êtres vivants du passé à partir des fossiles. Branches : paléozoologie, paléobotanique, micropaléontologie, paléoécologie (ou palynologie, ichnologie, paléoanthropologie).
b) C'est le principe selon lequel les phénomènes du passé sont les mêmes que ceux d'aujourd'hui : on interprète les roches et les fossiles en les comparant au présent. Exemple : un calcaire à coraux fossiles indique une ancienne mer chaude et peu profonde, car les coraux constructeurs de récifs vivent aujourd'hui dans ce type de mer.
c) Grâce à l'anatomie comparée, Cuvier a reconstitué des animaux disparus à partir de quelques os et prouvé que des espèces se sont éteintes : il est considéré comme le fondateur de la paléontologie des vertébrés.
2Exercice 2
Énonce les cinq principes de la datation relative.
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Superposition : une couche est plus récente que celle qu'elle recouvre. Continuité : une même couche a le même âge sur toute son étendue. Recoupement : ce qui recoupe une couche est plus récent qu'elle. Inclusion : les éléments inclus sont plus anciens que la roche qui les contient. Identité paléontologique : deux couches ayant les mêmes fossiles stratigraphiques ont le même âge.
3Exercice 3
Parmi les fossiles suivants, lesquels sont de bons fossiles stratigraphiques ? Justifie : a) une espèce d'ammonite qui a vécu 1 million d'années dans tous les océans ; b) un corail qui existe depuis des centaines de millions d'années ; c) une espèce de trilobite très abondante, connue sur plusieurs continents, qui a vécu peu de temps ; d) un escargot d'eau douce connu dans un seul lac.
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a) Oui : courte durée et large répartition. c) Oui : abondant, courte durée, large répartition. b) Non : il a vécu trop longtemps, c'est un fossile de faciès. d) Non : sa répartition est trop limitée pour corréler des régions éloignées.
4Exercice 4
Une coupe montre de bas en haut : un schiste S, un grès G, un conglomérat K contenant des galets de grès G, puis un calcaire C. Un filon de granite traverse S et G mais pas K. Reconstitue la chronologie en citant les principes utilisés.
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- Dépôt du schiste S puis du grès G (superposition).
- Mise en place du filon de granite, qui recoupe S et G (recoupement).
- Érosion du grès G, dont les galets se retrouvent dans le conglomérat K, puis dépôt de K, plus récent que G (inclusion) ; le filon ne traverse pas K, donc il est antérieur à K.
- Dépôt du calcaire C (superposition).
Chronologie : S, G, filon de granite, érosion et dépôt de K, C.
5Exercice 5
(Type BAC) On compare trois affleurements A, B et C situés dans des régions éloignées. De bas en haut :
- affleurement A : couche 1 à trilobites, couche 2 à graptolites ;
- affleurement B : couche 3 à graptolites, couche 4 à ammonites, couche 5 à coraux ;
- affleurement C : couche 6 à ammonites, couche 7 à nummulites.
Les trilobites, graptolites, ammonites et nummulites cités sont des espèces différentes mais chacune caractéristique d'une période précise ; les coraux sont des fossiles de faciès.
a) Quelles couches ont le même âge ? Quel principe utilises-tu ?
b) Classe toutes les couches de la plus ancienne à la plus récente.
c) Que t'apprend la couche 5 sur le milieu de dépôt ?
d) Pourquoi ne peux-tu pas dater la couche 5 avec précision grâce à ses coraux ?
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a) Les couches 2 et 3 (mêmes graptolites) ont le même âge ; les couches 4 et 6 (mêmes ammonites) ont le même âge. Principe d'identité paléontologique.
b) Couche 1 ; couches 2 et 3 ; couches 4 et 6 ; puis les couches 5 et 7, qui sont toutes deux plus récentes que 4 et 6, mais qu'on ne peut pas classer l'une par rapport à l'autre avec ces seules données (5 n'a pas de fossile stratigraphique). Ordre : 1 → 2 = 3 → 4 = 6 → 5 et 7.
c) Les coraux constructeurs de récifs indiquent, par actualisme, une mer chaude, claire et peu profonde.
d) Les coraux sont des fossiles de faciès : ils ont existé pendant une très longue durée ; ils renseignent sur le milieu, pas sur un âge précis.
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
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