Paléontologie et Géologie Historique

Organismes fossiles coloniaux du Paléozoïque, les graptolites ont été successivement classés parmi les algues, les spongiaires, les hydrozoaires (coelentérés), les bryozoaires et enfin, plus sûrement, parmi les ptérobranches (Stomocordés). Souvent assez mal conservés dans des faciès schisteux, ils n'ont livré d’indices sur leur parenté zoologique qu'à l'occasion de conservations exceptionnelles. Cette parenté est maintenant confirmée puisqu'un exemplaire vivant a été récemment trouvé au large de la Nouvelle Calédonie. Ils sont d'une remarquable précision stratigraphique à l'Ordovicien-Silurien.

500 millions d’années : Phénomène de distension fractionne un vaste continent en deux domaines au sud (l’Afrique) et au nord (l’Europe du nord actuelle). Entre les deux se forme un domaine océanique dont le plancher est composé de roches ultrabasiques et volcaniques basiques parfois recouvertes de sédiments.

La question de l’apparition de la vie a longtemps fait partie des thèmes plus abordés par la religion que par la science. Si l’on sait aujourd’hui assez bien dater l’émergence de la vie sur Terre, le mécanisme de son apparition est loin d’être élucidé. C’est le sujet d’une troublante expérience menée en 1952 par Miller (voir ci-contre). Ce dernier a montré que dans des conditions reproduisant celles régnant sur Terre il y a quelques milliards d’années, des composants essentiels à la vie peuvent émerger spontanément, à partir de réactions chimiques simples et de quelques éclairs.

Pour nous, le temps, notion abstraite, se matérialise le plus souvent par la trotteuse de l'horloge qui marque les secondes, les minutes ou les heures, le calendrier qui indique les jours, les mois, les années. En géologie, le temps est le plus souvent matérialisé par une séquence de roches, comme cet empilement de couches bien visibles sur les parois du Grand Canyon du Colorado.

Si nos archives géologiques, c'est-à-dire les roches, ne nous ont pas donné la réponse quant à l'origine de la vie, elles nous renseignent sur la façon dont cette vie, une fois implantée, s'est développée. Elles nous renseignent sur au moins quatre points importants

Si nous ne sommes pas trop certains de la composition de l'atmosphère primitive, on sait qu'il n'y avait pas d'oxygène libre (une molécule formée de deux atomes d'oxygène, O2). D'où vient donc cet oxygène libre qui caractérise aujourd'hui notre atmosphère? Même si les radiations solaires peuvent briser les molécules d'eau (H2O) dans la haute atmosphère et produire des atomes d'oxygène qui se combinent deux à deux, ce processus est trop lent pour expliquer la concentration actuelle de l'atmosphère en oxygène libre. Tous s'accordent à dire que l'oxygène est un produit de la photosynthèse.

Organismes benthiques très simples. Ils produisent un squelette calcaire massif. Stromatopores = lit avec des trous, ils présentent une structure feuilletée et perforée de canaux.

Organismes coloniaux, marins et de petite taille, certains individus sont spécialisés. Bryozoaires = animaux mous, ils vivent dans un squelette calcaire constitué de nombreuses loges. Se nourrissent à l’aide d’un lophophore et font donc partie de lophophoriens.

Tout comme les dépôts de combustibles fossiles, les gîtes métallifères, une ressource naturelle essentielle, naissent d'une conjoncture géologique bien particulière. Il y a diverses façons de classer les gîtes métallifères. Une façon simple est de les regrouper selon les processus qui les ont formés.

Les Trilobites étaient des Arthropodes marins, très primitifs, qui ont vécu exclusivement au Paléozoïque. Il existait de nombreuses espèces de Trilobites autrefois très abondants dans les mers du Paléozoïque. Ils ont disparu à la fin du Permien. La Classe des Trilobites a été divisée en un certain nombre d’ordres, eux-mêmes abondamment subdivisés.

L’histoire de la Méditerranée, c’est l’histoire des Alpes et du rapprochement de l’Afrique et de l’Europe. Il y a 80Ma, le promontoire apuléen s’est détaché de l’Afrique et un nouvel océan s’est ouvert entre eux: la Mésogée " au milieu des terres ". Quand l’Apulie est entrée en collision avec l’Europe, l’Afrique a continué à se rapprocher de l’Europe refermant la mer Mésogée. La Mésogée existe toujours, elle est au S de la Méditerranée, c’est la mer Ionienne ( S de la Calabre, de la Silice et de Chypre).

Une des questions qui a préoccupé l'Homme depuis qu'il a commencé à explorer son Univers, c'est l'âge de la Terre. Comme on l'a vu à la section 1, les Anciens avaient une conception toute fixiste de la surface de la Terre: océans et continents ont toujours occupé une position fixe durant toute l'histoire de la planète. On croyait que la Terre s'était formée par une série de grandes catastrophes rapides et qu'elle avait ainsi acquis la physionomie qu'on lui connaît aujourd'hui : océans, continents, volcans, lacs et montagnes avaient été dessinés une fois pour toutes! La Bible a repris le relais de cette conception avec l'idée de la Création en six jours (une sorte de catastrophisme-créationisme). Cette vision de la formation de la Terre a dominé les esprits jusqu'au 19ième siècle.

La question de l'origine de la vie est une question qui touche la corde sensible, les entrailles de l'Homme; elle s'adresse directement à son émotivité et à sa subjectivité. Tenter de comprendre la structure atomique d'un minéral ou de définir les paramètres de la fusion partielle du manteau ne relève pas des préoccupations métaphysiques de l'Homme. Mais s'attaquer à un problème comme l'origine de la Vie, c'est trop souvent tenter de concilier science, religion, mythes et croyances de toutes sortes, un exercice pour le moins périlleux.

On considère que le système solaire s'est formé par la condensation d'un gigantesque nuage de gaz et de poussières et que les planètes, dont la Terre, se sont formées par accrétion de matières il y a 4,55 Ga. La différenciation chimique a amené vers le centre de la terre les éléments lourds, comme le fer et le nickel, et a concentré dans le manteau, puis finalement dans la croûte, des éléments de moins en moins lourds. Cet âge de 4,55 Ga pour la formation de la terre nous est donné par la datation des météorites et non par la datation de roche terrestres.

On a vu à la section précédente que les méthodes de datation relatives, principalement par les fossiles, n'ont pas permis d'obtenir une idée du temps géologique réel. Non seulement ne connaissions-nous pas l'âge des diverses couches géologiques, mais on ne connaissait même pas l'âge de la Terre.

Comme l'indique le terme, ces méthodes permettent d'établir l'âge des couches ou des corps géologiques les uns par rapport aux autres. En d'autres termes, on établira lequel, entre deux corps géologiques, est le plus jeune ou le plus vieux, sans aucune connotation d'âge absolu qui serait exprimé en nombre d'années. Il y a deux grands groupes de méthodes de datation relative: les méthodes physiques et les méthodes paléontologiques.

Les organismes vivants sont constitués de matière organique (les parties molles), avec ou sans squelette minéral (les parties dures). Même s'il y a des exceptions, on peut dire que les parties molles ont un très faible potentiel de fossilisation, alors qu'au contraire, les parties dures ont en général un bon potentiel de fossilisation.

Quand on parle des combustibles fossiles, on se réfère aux hydrocarbures, pétrole et gaz naturel, ainsi qu'au charbon.

Les échinodermes présentent une symétrie pentaradiée chez l’adulte. La symétrie bilatérale est acquise ultérieurement. Ils ont un exosquelette formé de plaques juxtaposées avec des radioles (piquants) articulées. Leur système aquifère est composé d’un hydrocœle qui communique avec l’extérieur par un orifice (unique ou multiple) : la plaque madréporique.

Les arthropodes constituent 80% des espèces actuelles. Leur corps est divisé en segments (somites), recouvert et protégé par une cuticule chitineuse rigide (non minéralisée) : c’est un exosquelette. Cet exosquelette sert de point d’appui pour les muscles moteurs.

Parmi les mollusques, on trouve, les lamellibranches, les gastéropodes et les céphalopodes. Ces mollusques sont des organismes à corps mous, généralement protégés par une coquille calcaire.

Les brachiopodes sont des bivalves, inéquivalves. La ligne de jonction est appelée ligne de commissure. Les valves sont sécrétées par le manteau. L’eau rentre par la parie frontale. Le lophophore sert à la respiration, la nutrition, l’excrétion, le stockage des graisses et de poche incubatrice.

Les cœlentérés sont des diblastiques. Leur cavité générale (cœlome) et cavité digestive sont confondues. On trouve une seule ouverture qui tient le rôle de bouche et d’anus. Ils présentent une symétrie radiaire autour d’un axe qui passe par la bouche. Leurs tentacules sont en nombre variable. Ils sont subdivisés verticalement par des septes. Ils existent sous deux formes : polype et/ou méduse.

Les spongiaires sont les plus simples des pluricellulaires. Ce sont des diblastiques de taille comprise entre 1mm et 1-2 mètres. Leur forme est extrêmement variable : croûte (substrat), érigé, coupe, éventail.

Les protozoaires sont entourés par un test. Ce dernier est de nature variable, aussi bien que la forme. Sa dimension peut aller de quelques millimètres à 10 centimètres. Les loges communiquent entre elles par le foramen. La forme de l’ouverture extérieure du test est variable.

L’évolution est la réponse de la vie, avec des essais avortés ou réussis, à la pression du milieu. Dans le milieu, on distingue deux aspects : l’aspect d’un milieu extérieur à l’espèce : milieu physico-chimique et biotique et l’aspect d’un milieu intérieur à l’espèce : la concurrence entre les individus crée la sélection naturelle. Si le milieu est stable, la population est stable (stase) où elle subit une pression orientée (auto-sélection) qui va créer une anagenèse. Si le milieu est instable, on a des crises, des évolutions irrégulières et des cladogenèses.

Ces processus forment un lien entre le développement de l’individu et la lignée phylogénique.

La spéciation est la création d’espèces. Il existe différents modèles théoriques en fonction des conditions géographiques.

Dans ce processus, les populations se modifient au cours des temps, de manière continue (graduelle), généralement lente, par l’accumulation de changements minimes, triés et orientés par la sélection naturelle. De génération en génération, le pourcentage des formes dérivées (sélectionnées) augmente et il détermine la modification progressive d’une lignée.

Les grandes crises biologiques correspondent à l’extinction en masse d’espèces sur une durée de l’ordre de 10.000 ans à 1 million d’années. Ces extinctions sont reconnaissables à l’échelle de la planète. On peut en distinguer trois types.

L’atmosphère primitive s’est formée après l’accrétion de la Terre et un dégazage du manteau (-4,6 milliards d’années).Composition de cette atmosphère : H2O (vapeur), H2, CH4, NH3, H2S, SO2, CO2, N2. L’O2 libre est absent. Il n’y a donc pas de couche d’ozone.Cette atmosphère a été déduite des inclusions gazeuses que l’on a retrouvées dans des diamants ou dans des cristaux de sels. L’océan : il résulterait de la condensation de toute l’eau au cours du refroidissement de la Terre (mêmes éléments chimiques que l’atmosphère plus des sels solubles dont des chlorures des sulfates et du phosphate qui proviendraient de la croûte terrestre. On obtient donc des eaux salées, chaudes et légèrement basiques (pH proche de 8). Les UV arrivaient à la surface de l’eau et arrivaient jusqu’à dix mètres de profondeurs. L’oxygénation de la terre fut plus ultérieure (- 3,5 milliards d’années).

Les restes ce sont les restes des animaux morts et, exceptionnellement, les corps en totalité. Généralement, on a uniquement les parties dures (coquilles, valves, carapaces, tests, squelettes, os, dents). Parfois, on peut avoir des moulages de l’ensemble de l’animal (moules internes, externes ou les deux à la fois). Les traces représentent l’activité biologique (déplacement, piste, empreinte, terrier). On peut trouver des perforations dues à la nutrition (cas des éponges et des gastéropodes). Parfois, ce sont des perforations du calcaire. On peut aussi trouver des traces d’excréments (des coprolithes).