Sciences · Biologie
Les fossiles
Un fossile est le reste ou la trace d’un être vivant ancien conservé dans une roche : os, coquille, empreinte de feuille, trace de pas ou insecte pris dans l’ambre. Les fossiles sont les archives de l’histoire de la vie.
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Le mot vient du latin fossilis, « tiré de la terre ». Pendant longtemps, il a désigné tout objet extrait du sol, minéraux compris. Depuis le XVIIIe siècle, il est réservé aux témoins d’êtres vivants du passé. Leur étude, la paléontologie, permet de reconstituer plus de trois milliards d’années d’histoire du vivant, de dater les roches et de suivre l'évolution des espèces.
Comment se forme un fossile ?
La fossilisation est un événement rare. Un cadavre est en général mangé, décomposé par les bactéries ou détruit par l’érosion. Pour qu’il se fossilise, il faut que plusieurs conditions soient réunies :
- Un enfouissement rapide sous des sédiments (vase, sable, cendres volcaniques), qui protège le corps des charognards et de l’oxygène ;
- Des parties dures (os, dents, coquilles, carapaces, bois), bien plus résistantes que les tissus mous ;
- La transformation lente des sédiments en roche (diagenèse) : sous le poids des couches qui s’accumulent, la vase devient argile puis marne ou calcaire ;
- La minéralisation : l’eau circulant dans la roche remplace peu à peu la matière d’origine par des minéraux (calcite, silice, pyrite), molécule par molécule, en conservant parfois les moindres détails ;
- La remise au jour par l’érosion, les mouvements de la croûte terrestre ou les fouilles.
C’est pourquoi les fossiles se trouvent presque uniquement dans les roches sédimentaires (calcaires, grès, argiles, schistes), et très rarement dans les roches volcaniques ou métamorphiques.
Les différents types de fossiles
| Type | Description | Exemples |
|---|---|---|
| Fossile de restes minéralisés | Os, dents ou coquilles dont la matière a été remplacée par des minéraux | Squelettes de dinosaures, ammonites, oursins |
| Moule et empreinte | Le corps a disparu, mais sa forme est restée imprimée dans la roche ; le vide peut être rempli de minéraux (moule interne ou externe) | Empreintes de feuilles de fougère, moules de coquillages |
| Bois pétrifié | Bois dont les cellules ont été remplacées par de la silice | Forêt pétrifiée d’Arizona |
| Inclusion dans l’ambre | Organisme piégé dans de la résine d’arbre fossilisée | Insectes, araignées, plumes, petits lézards |
| Organisme conservé par le froid ou la sécheresse | Corps entier congelé dans le pergélisol ou momifié | Mammouths de Sibérie |
| Ichnofossile (trace fossile) | Trace d’activité, sans le corps | Empreintes de pas, terriers, œufs, excréments fossiles (coprolithes) |
| Microfossile | Fossile visible seulement au microscope | Foraminifères, pollens, diatomées |
| Fossile chimique | Molécule caractéristique du vivant conservée dans la roche | Biomarqueurs de bactéries anciennes |
Dans des sites exceptionnels, appelés gisements à conservation exceptionnelle (Lagerstätten), même les parties molles sont préservées : schistes de Burgess au Canada (environ 508 millions d’années), calcaires de Solnhofen en Allemagne, où a été trouvé l'Archaeopteryx, ou schistes de Messel près de Francfort.
Les plus anciens fossiles
Les plus anciens fossiles généralement admis sont des stromatolithes, structures en couches construites par des colonies de cyanobactéries, vieux d’environ 3,5 milliards d’années (Australie occidentale). Des traces plus anciennes, jusqu’à 3,7 milliards d’années au Groenland, sont débattues. Les premiers fossiles d’animaux, la faune d’Ediacara, ont environ 570 millions d’années ; la diversité éclate ensuite lors de l'explosion cambrienne, vers 540 millions d’années. Les débuts de la vie sont décrits dans la fiche origine de la vie.
Comment date-t-on un fossile ?
La datation relative
Elle repose sur le principe de superposition : dans une série de couches non bouleversées, une couche est plus récente que celle qu’elle recouvre. Certains fossiles, appelés fossiles stratigraphiques, ont vécu peu de temps mais sur de vastes territoires : les ammonites ou les trilobites permettent ainsi de dater et de corréler des couches d’un continent à l’autre.
La datation absolue
Elle utilise la radioactivité naturelle : certains éléments se désintègrent à un rythme constant, connu.
| Méthode | Demi-vie | Période datable | Ce que l’on date |
|---|---|---|---|
| Carbone 14 | environ 5 730 ans | jusqu’à environ 50 000 ans | Matière organique (os, bois, charbon) |
| Potassium-argon et argon-argon | 1,25 milliard d’années | de quelques milliers à des milliards d’années | Roches volcaniques encadrant les couches fossilifères |
| Uranium-plomb | 4,5 milliards d’années (uranium 238) | millions à milliards d’années | Cristaux de zircon |
Pour dater un fossile de dinosaure, on date en général les couches de cendres volcaniques situées au-dessus et en dessous de lui. Ces méthodes sont présentées avec l'échelle des temps géologiques.
Ce que les fossiles nous apprennent
- L’évolution : les formes de transition, comme Tiktaalik (entre poissons et tétrapodes, environ 375 millions d’années) ou l'Archaeopteryx (entre dinosaures et oiseaux), documentent l’apparition de nouveaux groupes.
- Les extinctions : la disparition simultanée de nombreux fossiles signale les grandes extinctions de masse.
- Les climats anciens : coraux, pollens et foraminifères indiquent la température et l’environnement d’autrefois.
- La géographie passée : des fossiles identiques de part et d’autre de l’Atlantique (comme le reptile Mesosaurus en Afrique et en Amérique du Sud) ont servi d’argument à la tectonique des plaques.
- Les ressources : le charbon, le pétrole et le gaz sont des combustibles fossiles, issus de la transformation de végétaux et de plancton enfouis.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre fossile et minéral ?
Un minéral est une substance naturelle inorganique, de composition chimique définie. Un fossile est d’origine biologique : même lorsqu’il est entièrement constitué de minéraux, sa forme reproduit celle d’un être vivant ou de sa trace.
Peut-on ramasser des fossiles en France ?
Le ramassage de fossiles isolés en surface est en général toléré, mais il est interdit dans les réserves naturelles géologiques et sur les terrains privés sans autorisation. Les fouilles sont soumises à autorisation, et toute découverte importante doit être déclarée.
Combien de temps faut-il pour former un fossile ?
Il n’existe pas de durée fixe. La minéralisation complète demande généralement des milliers à des millions d’années ; par convention, on ne parle de fossile que pour des restes de plus d’environ 10 000 ans.