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LA CHRONOLOGIE RELATIVE

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Fossiles et datation relative

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I. Fossiles et fossilisation

 

Un fossile est un reste ou une trace d’un être vivant qui a vécu il y a très longtemps et a laissé une trace de son passage. Cela peut être des dents, des os, des coquilles, des restes de feuilles. Le plus souvent ces restes sont minéralisés. Les êtres vivants sont caractérisés par leur contenu en matière organique et, à leur mort, ils peuvent se fossiliser dans des conditions de conservation particulières. C’est par exemple être à l’abri du dioxygène : il faut que les restes soient enfouis en profondeur car le dioxygène présent dans l’atmosphère viendrait oxyder et détruire les tissus même les plus résistants.

Lorsque les conditions de fossilisation sont réunies, les restes des êtres vivants vont se minéraliser : petit à petit, la matière organique est remplacée par des molécules minérales, tout en laissant une trace. On peut retrouver dans certaines roches des traces de coquilles, de fougères, d’animaux, etc. 

 

II. De Smith à Darwin : principes de la datation par les fossiles

 

L’utilisation des fossiles n’est pas très ancienne : au cours du XVIIIe siècle, William Smith a fait des observations en Angleterre et a remarqué que pour une strate (une couche de roche donnée), il y avait un assemblage particulier de fossiles. Il a aussi remarqué que si l'on observait différentes strates à un endroit puis à un autre endroit, on allait retrouver les mêmes enchaînements verticaux d’assemblages de fossiles. A l'époque, il n’y a pas eu d’interprétation très précise de cette découverte, car on considérait que les espèces avaient été créées telles quelles, qu’elles étaient fixes et n’évoluaient pas au cours du temps.

En revanche avec les travaux de Charles Darwin au cours du XIXe siècle, s’est imposée petit à petit l’idée d’évolution des êtres vivants et des espèces au cours du temps. Certaines apparaissent, d’autres disparaissent et il devient alors pertinent de s’intéresser au contenu en fossile d’une strate. En effet, grâce à cela on va pouvoir reconstituer des paléo-environnements. On admet donc que l’environnement (conditions physico-chimiques, peuplements en animaux et en végétaux) a pu changer au cours du temps.

À partir de là, on va tenter de retrouver quel est le peuplement caractéristique de chaque époque car on peut savoir à quelle époque correspond un assemblage particulier de fossiles.

Ainsi on sait dater les strates : c’est le principe de la datation relative. On ordonne dans le temps des strates (on parle d’un ordre chronologique) et donc des événements géologiques en pouvant remonter très loin en fonction de ce qu’on trouve comme contenu fossilifère. Aujourd’hui, cette datation relative cherche à placer les événements chronologiquement et à les compléter par la datation absolue qui donne une date précise à un événement géologique particulier.

 

III. Méthode de fossiles pilotes (fossiles stratigraphiques)

 

Pour être un bon fossile utilisable pour une datation relative, une espèce doit se retrouver horizontalement à différents endroits. On dit que sa répartition horizontale doit être la plus vaste possible. En effet, plus on le trouve en différents lieux, plus il est fiable, plus c'est un indicateur d’une époque particulière.

En revanche, il faut qu’il ait une extension verticale la plus limitée possible. L’extension verticale d’un fossile traduit le nombre de couches et l'épaisseur dans lequel on le trouve. Plus on le trouve dans des couches entassées verticalement, plus ce fossile a vécu pendant longtemps. Ainsi pour dater, on a intérêt à ce que l’extension verticale soit faible, c’est-à-dire que le fossile ait vécu pendant un laps de temps relativement court, et qu'il ait une extension horizontale importante.

 

fossile

 

Ce schéma très simplifié montre une application du principe d’utilisation des bons fossiles stratigraphiques. Il y a un enchaînement de strates découpées mais reconnaissables par leur couleur et par leur contenu en fossiles.

Le trilobite se trouve uniquement en un lieu (sur trois), donc on peut dire que son extension horizontale est relativement faible. Ce ne sera pas un bon fossile stratigraphique.

Si on cherche le meilleur fossile stratigraphique pour dater relativement les événements, on s’aperçoit que le gastropode se trouve dans quatre couches de quatre couleurs différentes sur le site à gauche du schéma et sur deux couches à droite, ce n’est donc pas forcément le meilleur fossile.

Si on les compare, on se rend compte que c’est le fossile d’ammonite qui a l’extension horizontale la plus importante et l’extension verticale la plus restreinte. Il n’est caractéristique que de la couche la plus orange. Si on trouve cette ammonite, on saura qu’on est dans la couche de couleur brique et on peut dater cette couche par rapport à d’autres événements géologiques.

Un bon fossile stratigraphique, ce sont aussi les foraminifères qui ont permis d’étudier la crise Crétacé-Tertiaire (KT), c’est-à-dire la transition brutale entre la période du Crétacé et la période Tertiaire.

 

IV. Exemple des foraminifères à la crise KT

 

fossile2

 

Ces foraminifères se répartissent en différents groupes, notamment les Globigérinidés et les Globotruncanidés. Parce-qu’ils sont de bons fossiles stratigraphiques, ils ont permis d’étudier un certain nombre d’événements, notamment ceux de la crise Crétacé-Tertiaire, il y a environ 65 à 66 millions d’années.

 

V. Méthode des assemblages fossilifères

 

Au-delà de l’étude d’un seul fossile, ce sont les assemblages fossilifères qui sont utiles à la datation. On peut faire l’analogie avec la datation d’un événement qu’on pourrait dire actuel : on essaie de dater une photo de famille.

 

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On voit 4 générations : de l’arrière grand-père au bébé dans ses bras. Si on essaie de savoir quand a été prise cette photo, on procède par recoupement.

 

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On représente un échelle de temps et on tente de montrer la durée de vie des individus qu’on voit sur la photo. L’arrière grand-père est né au début du XXe siècle et est mort au début du XXIe siècle. On a représenté sa durée de vie en bleu. On a fait de même pour les trois autres personnages. On peut se rendre compte que la seule période à laquelle a pu être prise cette photo, c’est la période à laquelle les 4 individus étaient vivants. Si on prend leurs dates de naissance et de décès, alors cette photo ne peut avoir été prise qu’au début des années 2000. Avant, le fils n’était pas né, après, l’arrière grand père était déjà décédé.

On procède de la même façon avec des assemblages de fossiles. On essaie de dater leur apparition et leur disparition, c’est beaucoup moins facile et beaucoup moins précis que sur un cliché récent du XXIe siècle, mais en datant l’apparition et la disparition d’un très grand nombre de fossiles, par recoupement on réussit ensuite à dater des strates par leur contenu et plus précisément par leur collection de fossiles.

 

Conclusion

 

Depuis le XVIIIe siècle, on utilise les fossiles et plus précisément les assemblages de fossiles pour dater des couches de roches qu’on appelle des strates. Cette datation consiste à reclasser les événements dans un ordre chronologique : c'est la datation relative.

Aujourd’hui, les fossiles sont utilisés pour dater, mais on peut aussi dater un fossile car il appartient à telle ou telle strate, donc on utilise aussi la datation relative pour dater des restes ou des traces d’êtres vivants que l’on trouve. Cette datation relative est complémentaire de la datation absolue qui cherche par des méthodes physico-chimiques à donner une date précise à une roche ou à un événement.

La datation relative fait très souvent appel aux contenus fossilifères mais nous verrons qu’il existe d’autres méthodes pour ordonner chronologiquement des événements les uns par rapport aux autres.