Chapitre. Les roches sédimentaires, archives du passé. Les options pédagogiques du chapitre

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1 Chapitre 9 Les roches sédimentaires, archives du passé Les options pédagogiques du chapitre Après avoir étudié la notion de sédimentation, il est possible maintenant d'utiliser les informations contenues dans les roches pour reconstituer des milieux anciens. Nous avons respecté le nouveau programme en accordant une part plus importante aux fossiles que dans l ancien programme. Ainsi, comprendre comment se forment les fossiles permet de comprendre qu'ils sont contemporains de la roche qui les contient, puis de les utiliser pour la reconstitution des milieux. 51

2 Les activités du chapitre Activité 1 Des fossiles dans les roches sédimentaires Cette première activité constitue une «prise de contact» avec les fossiles. En comparant un vertébré et un invertébré fossiles avec l animal actuel correspondant, l'élève peut dégager les caractéristiques des fossiles. Dans un deuxième temps, la diversité des fossiles est mise en avant : ceux-ci concernent des groupes variés d'êtres vivants, y compris les végétaux, parfois sous forme de traces. Il est alors possible de définir complètement ce qu est un fossile. ( Réponses aux questions pour résoudre le problème 1. Le fossile ressemble à l animal actuel, mais seules les parties dures sont conservées : coquilles, os. 2. Les fossiles sont des restes d anciens êtres vivants. 3. Chez ce fossile de pieuvre, des parties molles ont été conservées, ce qui est très rare. 4. On observe des dents, des empreintes de feuilles, des débris d êtres vivants (morceaux d os, morceaux de coquilles). 5. Il s agit d une trace de pas fossilisée dans la roche. Les fossiles peuvent aussi être des traces d êtres vivants. Les fossiles sont des restes ou des traces d anciens êtres vivants. Activité 2 La formation des fossiles La comparaison d'un calcaire coquillier avec des coquilles semblables à celles qu'il contient permet d aborder le problème de la formation des fossiles (doc. 1 et 3). Se pose ensuite la question de l'incrustation du fossile dans la roche. C'est une occasion de réinvestir ce qui a été étudié au chapitre précédent quant à la formation des roches sédimentaires par dépôt. On peut alors poser l'hypothèse d'une mise en place du fossile contemporaine du dépôt de sédiments. L'observation d'une coquille en cours d'enfouissement (doc. 2) permet de lever l'obstacle du temps : le même phénomène se produit aujourd'hui. Dans la seconde partie de l activité, on observe les transformations de l'être vivant, qui se minéralise en même temps que le sédiment se transforme (doc. 4). Les élèves peuvent se demander comment un être vivant marin peut devenir un «fossile continental». C'est là une difficulté, puisque les changements de milieux au cours du temps seront traités dans l'activité suivante. Néanmoins, l'érosion de la roche (doc. 5) fournit un premier niveau de réponse. Un schéma (doc. 6) permet de récapituler les étapes de la fossilisation que l'élève a découvertes auparavant par lui-même. 52 Chapitre 9

3 ( Réponses aux questions pour résoudre le problème 1. Les coquilles du doc. 3 sont des fossiles, car elles sont contenues dans la roche. 2. Seule une partie de la coquille est visible, car elle est peu à peu enfouie sous les sédiments qui se déposent sur le fond. 3. Les êtres vivants, après leur mort, sont enfouis sous les sédiments, puis ceux-ci se transforment en roches sédimentaires contenant les fossiles. 4. La présence de cristaux de calcite à l intérieur des fossiles montre qu ils se transforment (ils se minéralisent). 5. L érosion des roches au cours du temps fait apparaître en surface les fossiles formés en profondeur. 6. Le fossile s'est formé en même temps que la roche : il a donc le même âge que celle-ci, c est-à-dire 150 millions d années. 7. La première étape correspond à l enfouissement de l animal mort sous les sédiments (doc. 1). La deuxième étape correspond à la minéralisation du fossile (doc. 4). La dernière étape correspond au retour en surface du fossile du fait de l érosion (doc. 5). Les êtres vivants sont enfouis sous des sédiments après leur mort, puis deviennent des fossiles au cours de la formation des roches sédimentaires. Activité 3 Reconstituer un paysage ancien La valeur du site de Crayssac a été véritablement comprise par les paléontologues en 1994 avec la découverte de pistes de ptérosaures. Ces traces ont permis depuis d'élaborer une théorie sur la marche au sol quadrupède de ces reptiles volants. Crayssac, situé dans la vallée du Lot, est un paysage où s'élèvent des reliefs de moins de 300 m d'altitude (doc. 1). L'examen des roches nous montre pourtant la présence dans le passé d'une vaste étendue d'eau avec des fentes de rétraction (doc. 2) et des rides (doc. 3), comme on en trouve aujourd'hui au bord de la mer ou d un lac. La présence d un fossile de poisson (doc. 4) nous le confirme, tout comme les empreintes de ptérosaures (doc. 5). Tous ces éléments nous amènent naturellement à la reconstitution du site il y a 140 millions d années (doc. 6). Une carte paléogéographique du jurassique permet de replacer Crayssac dans un contexte plus large : à l'époque, la région était située au bord du Golfe Charentais, expansion de l'océan Atlantique. Cette reconstitution est une première utilisation du principe d'actualisme, formalisé dans l'activité suivante. ( Réponses aux questions pour résoudre le problème 1. C est un paysage vallonné de moyenne montagne. 2. Les roches mises à jour à Crayssac montrent des fentes de rétraction et des traces de rides, comme certains bords de mer actuels. 3. On peut supposer que le milieu existant à Crayssac il y a 140 millions d années était un milieu côtier. 4. Le poisson vit en milieu marin. Le ptérosaure a laissé des empreintes sur un sable gorgé d eau, comme une plage. Les fossiles confirment donc l hypothèse. 5. Il y a 140 millions d années, le site de Crayssac était en partie recouvert par la mer : la reconstitution montre donc une plage, sur laquelle marche un ptérosaure (laissant des empreintes dans le sable) se nourrissant de poissons (dont on a retrouvé les fossiles). On peut aussi reconnaître d autres animaux vivant dans ce milieu, et voir des fentes de rétraction dans le sable au second plan. Un paysage du passé peut être reconstitué en étudiant les roches et les fossiles. Les roches sédimentaires, archives du passé 53

4 Activité 4 Une succession de paysages différents Cette dernière activité permet de reconstituer le passage d'un milieu marin à un milieu continental en étudiant l affleurement d'ormoy-la-rivière, dans la réserve géologique de l'essonne, constitué de deux couches différentes, falun (sable coquillier) et calcaire. L'activité commence par l étude de l'affleurement et des fossiles qu elle contient (doc. 1). L'utilisation d'une clé permet d'identifier leur position dans la classification. La notion d'actualisme est explicitée (doc. 2), puis utilisée pour reconstituer le milieu de vie des espèces vivant à Ormoy il y a environ 30 millions d années (doc. 3), mettant ainsi en évidence une régression marine. ( Réponses aux questions pour résoudre le problème 1. La couche la plus ancienne est celle qui est recouverte par l autre, qui s est déposée sur la première et s est formée après elle : il s agit donc du falun, au bas de la falaise. 2. Chaque couche contient des espèces fossiles différentes. 3. On suppose que le milieu de vie d une espèce fossile est le même que celui des espèces actuelles qui lui ressemblent (principe d actualisme). D après ce principe, la planorbe fossile vivait donc dans des lacs. 4. Le fossile 1 (proche de la limnée) et le fossile 2 (proche de la planorbe) vivaient en eau douce. Les fossiles 3 (proches des potamides) vivaient dans une eau saumâtre. Le fossile 4 (proche de la palourde), le fossile 5 (proche de la coque) et le fossile 6 (proche de l huître) vivaient en milieu marin. 5. La région était recouverte par la mer (partie inférieure du falun, milieu marin), puis la mer s est progressivement retirée (partie supérieure du falun, eau saumâtre), laissant la place à un lac (calcaire, eau douce). La succession des paysages au cours du temps peut être reconstituée en étudiant les fossiles et en utilisant le principe d actualisme. Corrigé des exercices Teste tes connaissances 1 2 a) Les fossiles contenus dans les roches proviennent d anciens êtres vivants. b) Les os et les coquilles sont des parties dures qui peuvent être transformées en fossiles. c) L érosion permet d extraire les fossiles contenus dans les roches. Seule la réponse b) est juste. 3 Le mot caché est : «fossile». Les termes de la grille sont : a) enfoui b) os c) sédiments d) érosion e) milieu f) actualisme 54 Chapitre 9

5 Découvre avec l informatique 4 a) Après leur mort, les animaux du bord de mer sont enfouis sous les sédiments et deviennent des fossiles. b) Les animaux ne sont plus les mêmes car le milieu a changé (le bord de mer est devenu la pleine mer). c) Après leur mort, les animaux de pleine mer sont enfouis dans des couches qui recouvrent celles dans lesquelles sont les fossiles des animaux du bord de mer. d) On peut reconstituer les milieux anciens aujourd hui disparus en utilisant la position des fossiles dans la falaise et le principe d actualisme : le bas de la falaise (couche la plus ancienne) contient des fossiles d animaux proches d animaux actuels vivant en bord de mer, le haut de la falaise contient des fossiles d animaux proches d animaux actuels vivant en pleine mer. Un milieu côtier a donc été remplacé au cours du temps par un milieu marin. Applique tes connaissances a) Ils vivaient sans doute en bord de mer, comme les espèces actuelles auxquelles ils ressemblent (principe d actualisme). b) Les fossiles sont tous orientés dans le même sens. c) D après la position des fossiles, les courants étaient orientés de la droite vers la gauche. a) L animal est entouré d une coquille, spiralée, non aplatie : c est un gastéropode (mollusque). b) Les fossiles a et b sont enroulés sur eux-mêmes, mais sur le fossile b, les tours sont espacés. En outre, le fossile b est lisse, tandis que le fossile a est strié. c) Le fossile b correspond à l intérieur de la coquille du fossile a : les sédiments ont réalisé un moulage interne de la coquille en entrant à l intérieur de celle-ci. a) Ces organismes ont été enfouis dans les sédiments qui se sont ensuite transformés en roches sédimentaires. b) La craie contient des fossiles d animaux marins, comme les ammonites : elle s est donc formée en milieu marin. c) Pour connaître la hauteur de la mer il y a 100 millions d années, il faut additionner la profondeur à laquelle les ammonites vivaient et la hauteur de la falaise aujourd hui : = 300 m. Le niveau de la mer était donc 300 m supérieur au niveau actuel (si l on se réfère aux couches les plus superficielles de la craie). a) Huîtres (fossiles A) : zone de balancement des marées. Racines d arbres (fossiles B) : milieu continental. Couteaux (fossiles C) : plage. Ammonites (fossiles D) : milieu marin. c) Le cheval est un animal terrestre, et pourtant le fossile E est présent en milieu marin, où se trouve l ammonite. d) Puisque les os retrouvés sont fragmentés, on peut penser que les restes de l animal ont été déposés dans la mer après sa mort, par exemple par un cours d eau, puis transportés au large par les courants. Les roches sédimentaires, archives du passé 55

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