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La Biostatigraphie
Les strates sédimentaires représentent un enregistrement plus ou moins complet des temps géologiques. Pour déterminer leur âge, les géologues ont deux possibilités: déterminer un âge absolu ou fournir un âge relatif. Les méthodes sont complémentaires.

Pour obtenir l'âge absolu d'un fossile ou d'une roche, les géologues recourent à un phénomène particulier : la radioactivité, c'est-à-dire la propriété que possède la matière de perdre spontanément une partie de sa masse en émettant des particules ou des rayonnements électromagnétiques. Les transformations radioactives sont plus ou moins rapides. La « période» est le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux atomiques (en définitive la moitié de la masse de l'élément considéré) se soit désintégrée. Le calcul des proportions relatives entre l'élément initial et les produits émis permet de déterminer l'âge du corps qui les contient.

La radiochronologie est l'ensemble des méthodes qu'utilisent les géologues pour dater des roches ou des minéraux isolés de ces roches. Selon l'ancienneté des corps que l'on veut dater, on utilise des éléments radioactifs (plus exactement certains de leurs isotopes) dont la période est plus ou moins grande. Ainsi: pour dater des nappes d'eau de quelques dizaines d'années d'âge, on fait appel au tritium qui possède une période de 12,4ans ; pour dater un vestige archéologique de moins de 50 000 ans, on emploie le carbone (le fameux carbone 14) dont la période est de 5730 ans; pour dater des roches très anciennes, le rubidium convient parfaitement avec une période de 50 milliards d'années (son « résidu» est le strontium et les proportions relatives de rubidium et de strontium donnent la réponse cherchée: l'âge le plus ancien actuellement mesuré pour un échantillon de roche terrestre est de 3,7 milliards d'années). Les résultats sont toujours retenus avec une marge d'erreur de l'ordre de 10 %. Cet âge est appelé âge radiométrique, terme que l'on préfère à celui d'âge absolu, expression jugée de nos jours trop catégorique.

Parallèlement à la radiochronologie, les géologues recourent à la biostratigraphie, qui prend en compte le contenu fossilifère des terrains sédimentaires pour en déterminer l'âge. Nous sommes à une frontière entre sciences de la terre et sciences de la vie puisque sont simultanément prises en compte la superposition et la continuité des couches de terrains (double principe fondamental de la stratigraphie) et la succession des espèces, faunes et flores (fruit de l'évolution des êtres vivants).

En principe, sur une aire géographique donnée (qui peut être selon les cas une toute petite région ou au contraire le monde entier), des couches de même âge résultant d'un dépôt dans un même milieu contiennent les mêmes fossiles. La plus petite unité biostratigraphique utilisée est appelée biozone. C'est un ensemble de couches géologiques déterminé par les fossiles qu'il contient et auquel on donne le nom de son fossile le plus caractéristique (en général, un fossile à évolution rapide et à grande extension géographique). Par ex. les zones à Belemnitella mucronata et à B. lanceolata à la fin de l'ère Secondaire.

Parallèlement à une échelle chronologique, qui s'applique aux durées, les paléontologues apportent leur contribution, pour une période de plus de 600 millions d'années, à une échelle (bio-)stratigraphique qui s'applique aux couches de terrain. A toute unité chronologique correspond une unité stratigraphique. Dans la pratique, par manque de rigueur dans l'expression, on fait souvent référence simultanément à ces deux échelles: c'est ce que nous venons de faire en parlant dans la même phase d'ère (durée) et de biozone (couche). Le tableau suivant montre les équivalences.

échelle chronologique       échelle stratigraphique

ère                                          série

période                                   système

époque                                   groupe

âge                                         étage

sécule                                    faunizone

biochron                                 biozone

héméra                                   épibole

Certains de ces termes sont couramment employés et nous sont familiers, d'autres le sont moins. Parle-t-on d'âge ou de couche de terrain lorsqu'on dit que tel fossile est du Primaire? En fait, on se réfère soit à l'échelle chronologique (le fossile date de l'ère Primaire), soit à l'échelle stratigraphique (le fossile appartient à des terrains de la série Primaire). On parle d'ailleurs fréquemment... d'unité chronostratigraphique !

Dans la suite de cet ouvrage, on se référera surtout aux unités de rang supérieur, parfois à la

biozone pour caler avec précision un fossile par rapport à un niveau très bien daté, rarement à la faunizone (zone caractérisée par une faune) ou à l'épibole (niveau d'apogée pour une espèce caractéristique).

Les noms choisis pour ces unités chronologiques et stratigraphiques sont plus ou moins évocateurs pour le profane. Par ex. :

- Paléozoïque, pour paleo = ancien et zoon = animal: période des animaux les plus anciens ;

- Carbonifère, de carbon = charbon et ferre = porter: période au cours de laquelle se sont déposés des terrains contenant du charbon;

- Trias, nom faisant allusion aux trois divisions majeures de cette période:

1) le Buntsandstein, de l'allemand bunter Sandstein = grès multicolore: groupe du Trias inférieur,
2) le Keuper, d'un mot dialectal des carriers allemands pour désigner des argiles bariolées du Trias moyen,
3) Muschelkalk, de l'allemand Muschel = coquillage et Kalk = calcaire: groupe du Trias supérieur fréquement représenté par des calcaires coquilliers ;

- Jurassique, du Jura: montagnes franco-suisses caractérisées par de magnifiques formations de terrains sédimentaires;

- Crétacé, de creta = craie: système de terrains riches en craie;

- Llandovérien, de Llandovery, localité du Pays de Galles: étage du Silurien.

Tous ces noms ont été sélectionnés et définis par une commission internationale du Lexique stratigraphique.

Les limites entre les différentes unités ont, à partir du début des Temps fossilifères, une base biostratigraphique.. Cela veut dire qu'ils sont caractérisés par l'apparition de certaines espèces. d'organismes ou de groupes d'organismes et l'absence simultanée d'autres organismes.

Comme dans la systématique chaque espèce végétale ou animale s'appuie sur un individu réel (spécimen-type), de même en stratigraphie recourt-on à la notion de « stratotype », ce dernier étant un affleurement de terrains servant en quelque sorte d'étalon pour définir un étage. Le premier stratotype standard international de la limite entre Silurien et Dévonien a été établi en 1972 : il s'agit d'un affleurement situé à Klonk, près de Suchomasty, en Tchécoslovaquie.

 La définition des limites entre unités chronostratigraphiques s'appuie sur des fossiles dits « stratigraphiques». On choisit comme fossiles caractéristiques des espèces qui ont évolué rapidement (elles ont une petite expansion stratigraphique), qui sont nombreuses et dont l'aire géographique est étendue (par exemple, beaucoup d'organismes du plancton), qui se trouvent dans divers types de sédiments et qui sont faciles à déterminer.

A de tels groupes d'animaux appartiennent au Cambrien de nombreux trilobites; à J'Ordovicien et au Silurien, des graptolites; au Dévonien et au Carbonifère, les conodontes ; au Dévonien et jusqu'au Crétacé, les ammonites; au Tertiaire, les foraminifères ou les ostracodes ; au Quaternaire, les mammifères. Les zones sont désignées d'après les fossiles correspondants, par ex. la zone à Spirograptus turriculatus (nom d'une espèce de graptolite).