Fossilisation : qu'est-ce que c'est ?

La fossilisation est un processus par lequel des restes ou des traces d'organismes vivants sont préservés dans des sédiments ou des roches au fil du temps, se transformant ainsi en fossiles. Ce processus peut prendre des millions d'années et implique souvent des étapes telles que la minéralisation, où les matièresmatières organiques sont remplacées par des minéraux. Les fossiles sont cruciaux pour l'étude de la paléontologie, car ils fournissent des informations sur la vie préhistorique et l'évolution des espècesévolution des espèces. Ils aident également les scientifiques à comprendre les changements environnementaux et climatiques au fil du temps.

Différents processus de fossilisation

La fossilisation peut se produire de différentes manières, comme la pétrificationpétrification, où l'organisme est remplacé par de la pierre, la carbonisation, où l'organisme est transformé en charbon, ou l'empreinte et le moulage, où l'organisme laisse une empreinte dans la roche. Chacun de ces processus dépend des conditions environnementales et du type d'organisme impliqué. La plupart des organismes ne se fossilisent pas du tout, car la décomposition et l'érosion détruisent généralement les restes bien avant qu'ils ne puissent se fossiliser.

Par exemple, dans un environnement anoxiqueanoxique (sans oxygène), la décomposition est ralentie, ce qui augmente les chances de fossilisation. De même, dans un environnement où les sédiments s'accumulent rapidement, comme dans un deltadelta de rivière, les organismes peuvent être enfouis rapidement et avoir plus de chances de se fossiliser.

Troncs de Taxodioxylon du Tortonien fossilisés sur place (par ensevelissement dans une dune, devenue du grès) à Devnya (Bulgarie). © www.vacacionesbulgaria.com, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Voici les processus de fossilisation :

• Pétrification : aussi appelée perminéralisationperminéralisation, c'est un processus où l'organisme est remplacé par de la pierre. Les eaux souterraines chargées de minérauxminéraux pénètrent dans les espaces vides d'un organisme enfoui, comme les cellules ou les coquillescoquilles, et déposent des minéraux à l'intérieur. Au fil du temps, ces minéraux remplacent les matières organiques, laissant derrière eux une réplique pierreuse de l'organisme original.
• Carbonisation : ce processus se produit généralement dans des environnements pauvres en oxygène, où la décomposition est ralentie. Au lieu de se décomposer complètement, l'organisme est transformé en charbon. C'est un processus courant pour les plantes fossilisées. La carbonisation se produit lorsque les plantes sont soumises à une chaleurchaleur élevée en l'absence d'oxygène, ce qui les transforme en charbon.
• Mommification : dans ce processus, le corps de l'organisme est séché et préservé par des conditions environnementales extrêmes, comme dans un désertdésert ou un marais. Les tissus mous sont souvent préservés dans ce processus, ce qui est assez rare dans la fossilisation.
• Préservation dans l'ambre : l'ambre est de la résine d'arbrearbre fossilisée. Les organismes, souvent de petits insectes, peuvent être piégés dans la résine collante et préservés lorsqu'elle durcit. C'est un type de fossilisation qui peut préserver des détails très fins, même au niveau microscopique.
• Empreintes et moulages : parfois, au lieu de l'organisme lui-même, ce sont les empreintes ou les moulages de l'organisme qui sont préservés. Cela peut se produire lorsqu'un organisme laisse une empreinte dans la boue ou le sablesable, qui est ensuite recouverte et préservée par des sédiments.
• Conservation dans la glace : dans ce cas, les organismes sont préservés dans la glace, souvent pendant des milliers d'années. C'est un type de fossilisation qui peut préserver les tissus mous, la peau, les poils et même le contenu de l'estomacestomac.

 Ce poisson osseux a vécu durant l'Éocène, voici environ 50 millions d'années. Il a subi une fossilisation après sa mort, ce qui explique qu'il nous soit parvenu. © Aldoaldoz, Flickr, cc by nc sa 2.0

Quelles sont les conditions de la fossilisation ?

Les conditions de fossilisation dépendent des circonstances environnementales qui favorisent la préservation des restes d'organismes dans les sédiments et les roches. C'est un processus complexe qui nécessite la combinaison des processus biologiques et géologiques. Ces conditions comprennent :

• un enfouissement rapide : les restes d'un organisme doivent être enfouis rapidement après sa mort pour éviter la décomposition et la destruction par les charognards et les intempéries. L'enfouissement rapide peut se produire dans des environnements tels que les lits de rivières, les deltas, les marais, les lacs et les océans ;
• un manque d'oxygène : l'absence d'oxygène peut ralentir la décomposition et favoriser la préservation des restes d'organismes. Les environnements anoxiques peuvent se produire dans les eaux profondes, les marais et les tourbièrestourbières ;
• la présence de minéraux : les minéraux peuvent remplacer les matières organiques des restes d'un organisme, créant ainsi une copie minérale durable. Les minéraux couramment impliqués dans la fossilisation comprennent la calcitecalcite, la silicesilice et le pyritepyrite ;
• une pressionpression et une température : la pression et la température élevées peuvent favoriser la fossilisation en accélérant les réactions chimiquesréactions chimiques qui transforment les matières organiques en minéraux. Ces conditions peuvent se produire dans les profondeurs de la croûte terrestrecroûte terrestre ou dans les zones de subduction ;
• une absence de perturbation : les restes d'organismes doivent rester en place et ne pas être perturbés par l'érosion, les mouvementsmouvements de la croûte terrestre ou les activités humaines pour être préservés en tant que fossiles.

Ces conditions ne sont pas toujours présentes dans tous les environnements, et la plupart des organismes ne se fossilisent pas. Cependant, lorsque ces conditions sont réunies, elles peuvent favoriser la préservation des restes d'organismes pendant des millions d'années, créant ainsi des fossiles qui fournissent des informations précieuses sur l'histoire de la vie sur TerreTerre.

Feuille fossile de la fougère Pecopteris arborescens du Carbonifère supérieur. La feuille mesure env. 25 cm de large. Collection de l'Université d'Utrecht. © Woudloper, Domaine public, Wikimedia Commons

Les sites fossilifères les plus importants dans le monde

Il existe de nombreux sites fossilifèressites fossilifères importants dans le monde, chacun étant significatif pour différentes raisons. Par exemple, la formation de Burgess Shale au Canada est importante pour ses fossiles d'animaux à corps mou préservés dans des dépôts marins datant du CambrienCambrien, tandis que la vallée de l'Olduvai en Tanzanie est importante pour ses fossiles d'hominidéshominidés et d'outils en pierre datant du PléistocènePléistocène. D'autres sites importants incluent la formation de Hell Creek aux États-Unis, qui est connue pour ses fossiles de dinosaures datant de la fin du CrétacéCrétacé, et les grottes de Lascaux en France, qui contiennent des peintures rupestres datant du Paléolithique supérieur.

La fossilisation dans les autres domaines scientifiques

Les sites fossilifères permettent en paléoclimatologie, de fournir des preuves des conditions climatiques passées, comme les températures et les niveaux de dioxyde de carbonedioxyde de carbone. Les fossiles peuvent également montrer comment les extinctions de masse passées ont affecté la biosphèrebiosphère, ce qui peut aider à prédire les effets des extinctions actuelles et futures. Mais ils peuvent aussi montrer comment les espèces se sont adaptées, ce qui peut aider à prédire comment les espèces actuelles pourraient migrer en réponse aux changements climatiqueschangements climatiques futurs. En géologiegéologie, ils peuvent aider à déterminer l'âge et l'histoire des roches et des formations géologiques. En biologie, les sites de fossiles aident à comprendre l'évolution et la diversité des espèces, ainsi qu'en médecine pour étudier les maladies et les infections passées.