Des fossiles de coquillages au sommet d'une montagne, comment est-ce possible ?
― Autrefois, c'était le fond de la mer
En gravissant une montagne élevée, on trouve parfois, pris dans la roche, des fossiles de coquillages ou d'autres animaux marins. Pourquoi des créatures marines se trouvent-elles à des centaines de kilomètres de la mer, à plusieurs milliers de mètres d'altitude ? La réponse tient à un fait étonnant : autrefois, cet endroit était réellement le fond de la mer.
Lors d'une randonnée ou d'une sortie d'observation géologique, vous avez peut-être déjà remarqué, à mi-hauteur ou près du sommet d'une montagne, des motifs de coquillages ou de coraux pris dans la roche. Même sur l'Everest, le plus haut sommet du monde, on rapporte que des fossiles d'animaux marins ont été trouvés dans des roches proches du sommet.
Les coquillages ne peuvent vivre que dans la mer. Pourquoi trouve-t-on leurs fossiles si loin de la mer, à une altitude bien plus élevée ?
Il ne s'agit pas d'une histoire où « quelqu'un aurait autrefois transporté des coquillages en montagne ». C'est un récit à une tout autre échelle, celui de la Terre elle-même.
La plupart des roches contenant des fossiles de coquillages sont formées de sable et de boue déposés au fond de la mer, jadis, puis solidifiés au fil d'un temps très long.
Sous l'effet de l'énorme force exercée par la collision des immenses plaques rocheuses qui recouvrent la surface de la Terre, les couches du fond marin ont été peu à peu poussées vers le haut.
Voyons comment « le fond de la mer » a pu devenir « le sommet d'une montagne », au fil d'un récit vertigineux.
La roche à fossiles de coquillages était jadis « le fond de la mer »
Au fond de la mer, des restes d'organismes, du sable et de la boue se déposent sans cesse. Au fil d'un temps très long, ces dépôts s'accumulent en de multiples couches et, comprimés par le poids de ce qui s'accumule au-dessus, se transforment en roches (roches sédimentaires) comme le calcaire. Il arrive alors que les coquilles ou les os d'animaux marins restent emprisonnés tels quels dans la roche. C'est ce qu'on appelle un fossile.
Autrement dit, la roche contenant des fossiles de coquillages est elle-même « la preuve qu'elle fut jadis un fond marin ».
La collision des plaques soulève les couches
La surface de la Terre est recouverte de plusieurs immenses plaques rocheuses, appelées plaques tectoniques. Ces plaques se déplacent en permanence, à une vitesse extrêmement lente.
Il arrive que deux plaques, séparées par une mer, se rapprochent frontalement et entrent en collision. Les plaques elles-mêmes sont très rigides, mais la couche déposée au fond de la mer entre les deux est poussée par une force colossale, se plisse, et est peu à peu soulevée. Lorsque ce phénomène se poursuit sur des échelles de temps de plusieurs millions, voire dizaines de millions d'années, l'ancien fond marin peut se retrouver soulevé jusqu'à former une chaîne de montagnes de plusieurs milliers de mètres d'altitude.
Ils sont la preuve tangible que la Terre n'a jamais cessé de bouger, lentement.
Près du sommet de l'Everest aussi, il y a des fossiles d'animaux marins
L'Everest, le plus haut sommet du monde, fait partie de la chaîne de l'Himalaya, née de la collision entre la plaque portant l'Inde et celle portant le continent eurasiatique. Cette collision aurait débuté il y a environ 50 millions d'années.
Fait remarquable, on rapporte avoir trouvé, dans les roches proches du sommet de l'Everest, une couche de calcaire contenant des fossiles d'organismes ayant vécu dans une mer ancienne (trilobites, crinoïdes, etc.). À plus de 8000 mètres d'altitude environ repose donc un ancien fond marin.
Le fait de trouver des fossiles d'animaux marins en pleine montagne est considéré comme l'une des preuves emblématiques venant étayer une théorie : celle selon laquelle les continents se déplacent lentement et entrent en collision de manière répétée, la « tectonique des plaques ». Proposée au début du XXe siècle, cette idée a d'abord suscité la controverse, mais à mesure que ce type de preuves géologiques s'accumulait, elle est aujourd'hui largement acceptée.
Ce que vous pouvez vérifier vous-même
- Observez attentivement les dalles de marbre ou de calcaire utilisées dans le hall d'un immeuble ou le sol d'une gare (contentez-vous de regarder, sans gratter la surface)
- Cherchez à la surface des motifs en spirale comme des gastéropodes ou des ammonites, ou de petits motifs granuleux
- S'il y a un espace consacré aux sciences de la Terre dans un musée ou un centre des sciences, observez de vrais échantillons de fossiles
Le marbre et le calcaire utilisés comme matériaux de construction proviennent souvent de couches déposées jadis au fond de la mer. Même dans les bâtiments qui nous entourent peut sommeiller le souvenir d'une mer très ancienne.
En résumé
Les fossiles de coquillages trouvés en montagne sont la preuve que cette roche fut jadis une couche déposée au fond de la mer. Sous l'effet de la force colossale de la collision entre plaques, la couche du fond marin a été poussée vers le haut sur un temps très long, jusqu'à devenir une haute montagne. Si l'on trouve des fossiles d'animaux marins près du sommet de l'Everest, c'est le résultat de ce processus grandiose à l'échelle de la planète.
Le sommet d'une montagne n'a pas toujours été une montagne.
La Terre continue de changer de visage, à l'échelle d'un temps vertigineux.
Pour aller plus loin ― Vocabulaire, chiffres et liens avec les programmes scolairesDu collège jusqu'aux sujets encore en recherche, le niveau de chaque point est indiqué
- CollègeNotion vue en sciences au collège
- LycéeNotion vue en « sciences de la Terre, niveau de base » au lycée
- Lycée+Contenu de l'option « sciences de la Terre » du lycée, ou traité en approfondissement/encadré dans les manuels
- UniversitéContenu non vu au lycée, relevant d'une matière spécialisée universitaire (géologie structurale)
- RechercheSujet qui n'est même pas enseigné à l'université comme une « théorie établie », mais que les chercheurs étudient actuellement
CollègeVocabulaire : les mots autour des fossiles de montagne
- Roche sédimentaire : roche formée par l'accumulation et la solidification de sable, de boue ou de restes d'organismes.
- Fossile : reste d'un organisme ancien, ou trace de celui-ci, conservé dans une couche de roche.
- Plaque : chacune des immenses plaques rocheuses qui recouvrent la surface de la Terre.
- Orogenèse : mouvement de la Terre qui forme les chaînes de montagnes.
LycéeVérifions par le calcul : à quelle vitesse la montagne s'est-elle élevée ?
À partir du nombre d'années écoulées depuis le début de la collision et de l'altitude actuelle, calculons la vitesse moyenne à laquelle la montagne s'est élevée.
| Altitude où l'on trouve des fossiles marins (ordre de grandeur) | environ 8000 m |
| Nombre d'années depuis le début de la collision des plaques (ordre de grandeur) | environ 50 millions d'années |
À partir de ces valeurs, calculons de combien la montagne s'est élevée en moyenne, par an.
| Conversion de l'altitude en mm | 8000 × 1000 ＝ 8000000 |
| Altitude (en mm) | 8000000 mm |
| Vitesse moyenne de soulèvement par an | 8000000 ÷ 50000000 ≒ 0,16 |
| Vitesse moyenne de soulèvement | environ 0,16 mm/an |
Actuellement, selon des observations par GPS, l'Himalaya continuerait de s'élever d'environ 5 mm par an. Comparons cette vitesse actuelle à la vitesse moyenne calculée plus haut.
| La vitesse actuelle est combien de fois la moyenne ? | 5 ÷ 0,16 ≒ 31,25 |
| La vitesse actuelle est combien de fois la moyenne ? | environ 31 fois |
Le calcul montre que la vitesse actuelle de soulèvement est bien plus rapide que la moyenne sur 50 millions d'années. On considère que cela s'explique par le fait que la montagne ne s'est pas élevée à vitesse constante, mais que le soulèvement et l'érosion causée par la pluie et le vent se sont livré une lutte complexe au fil du temps.
※ L'altitude, le nombre d'années depuis la collision et la vitesse actuelle de soulèvement sont tous des valeurs de référence représentatives. Les valeurs réelles varient selon les études et les sites.
Lycée+Le soulèvement et l'érosion se livrent une lutte permanente
Une montagne est à la fois soulevée par la collision des plaques et érodée en permanence, peu à peu, par la pluie, le vent ou les glaciers. L'altitude actuelle résulte du solde entre ce soulèvement et cette érosion. Là où la vitesse de soulèvement dépasse celle de l'érosion, la montagne continue de s'élever ; dans le cas inverse, on pense qu'elle s'abaisse.
UniversitéLa notion de prisme d'accrétion
En géologie structurale, on appelle prisme d'accrétion le phénomène par lequel, lorsqu'une plaque océanique plonge sous une plaque continentale, une partie des sédiments du fond marin est arrachée et vient s'ajouter du côté de la plaque continentale. On considère que de nombreux massifs montagneux de l'archipel japonais comportent des couches issues de prismes d'accrétion formés par des mouvements de plaques passés, et l'on y trouve parfois aussi des fossiles d'animaux marins.
RechercheCe qui reste encore incertain
- La reconstitution précise de la manière dont la vitesse de soulèvement de l'Himalaya a réellement varié au cours des 50 derniers millions d'années est un sujet de recherche toujours actif, combinant diverses techniques de datation géologique. On avance que cette vitesse de soulèvement pourrait avoir fortement varié selon les époques.
- La question de savoir comment la collision des plaques continuera d'influencer l'activité sismique à l'avenir constitue également un enjeu de recherche important pour la prévention des risques dans la région himalayenne. Des observations précises des déformations de la croûte terrestre, notamment par GPS, se poursuivent dans le monde entier.
- La question de l'influence à long terme du soulèvement même des chaînes de montagnes sur le changement climatique global fait elle aussi l'objet de débats en cours dans les sciences de la Terre.
Un simple petit fossile de coquillage niché dans la montagne relie ainsi à un récit grandiose à l'échelle planétaire, dont l'élucidation se poursuit encore aujourd'hui.
Liens avec les programmes scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / unité | Passage de l'article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences · Évolution de la Terre | Vocabulaire de base : roche sédimentaire, fossile, plaque |
| Lycée | Sciences de la Terre (base) · Tectonique des plaques | Calcul de la vitesse de soulèvement à partir de l'altitude et du nombre d'années |
| Lycée+ | Sciences de la Terre · Formation du relief | Lutte entre soulèvement et érosion |
| Université | Géologie structurale | Processus de formation du prisme d'accrétion |
| Recherche | Géologie / sismologie (en cours) | Reconstitution précise de l'histoire du soulèvement, lien entre déformation de la croûte et activité sismique |
- Explications sur la tectonique des plaques et l'orogenèse, tirées de manuels de sciences de la Terre (niveau lycée).
- Mentions, dans la littérature géologique, des couches de calcaire et des fossiles marins trouvés aux abords de l'Everest.
- Explications sur le processus de formation des prismes d'accrétion, tirées de manuels de géologie structurale.
- Rapports de recherche en géodésie sur la vitesse actuelle de soulèvement de l'Himalaya, mesurée par observations GPS.
- Documents d'histoire des sciences de la Terre sur le processus d'acceptation de la théorie de la dérive des continents et de la tectonique des plaques.
※ Les valeurs d'altitude, d'ancienneté et de vitesse de soulèvement sont des ordres de grandeur représentatifs ; les valeurs réelles varient selon les études et les sites.
※ Cet article est une vulgarisation scientifique à destination du grand public. Pour des informations détaillées sur la géologie ou le relief, ou pour connaître les méthodes sûres de randonnée et d'observation en extérieur, veuillez consulter les organismes spécialisés ou les autorités locales compétentes.