Limite Précambrien - Phanérozoïque

[Floda200489]

Bonjour,

S'il y a bien une limite facile à identifier au niveau biologique, c'est bien la limite entre le Précambrien et le Phanérozoïque. Mais j'ai l'impression qu'il y a la même chose au niveau de la géologie. Avant le Cambrien, il est plus difficile de reconstituer la paléogéographie, si j'ai bien compris.
Ma question est la suivante : cette limite est-elle vraiment existante ou alors il ne s'agit que d'un biais d'observation ?
Dit autrement, existe-t-il une linéarité dans l'Histoire géologique de la Terre et ainsi, remonter au delà du Cambrien est vraiment la limite au delà de laquelle il est vraiment difficile de remonter ? Ou alors il y a une nette rupture à ce moment là ?

Ces questions me viennent de diverses sources de vulgarisation où j'ai pu lire ou entendre ceci (je vais simplifier outrageusement pour que l'illustration soit claire) : En gros avant le Cambrien il ne s'est pas passé grand chose au niveau de la vie, mais aussi les archives géologiques au delà du Cambrien sont difficiles à lire. J'ai l'impression qu'il y a donc un biais dans la manière d'interpréter les données.

Donc est-il complètement farfelu d'imaginer de la vie complexe voire une civilisation dans un passé très lointain, qui n'aurait laissé aucune trace fossiles ? Ou alors les archives géologiques sont tout de même assez bien connues et on sait que la vie complexe n'y existait pas ?

Enfin, autre réflexion et question qui part un peu loin également : j'ai l'impression que le Cambrien c'était hier par rapport à l'Histoire entière de la Terre. Du coup nous avons encore des sources d'énergie carbonées non détériorées pour la majorité, comme le charbon ou le pétrole par exemple. Mais si on extrapole vers le futur, est-ce que ces réserves dont vouées à durer moins longtemps que les roches qui ne sont pas d'origine biologique ? Disons dans un milliard d'années, le charbon est-il toujours exploitable en tant que source d'énergie ou alors il se dégrade ? J'ai tendance à croire que les roches d'origine bioogique sont plus fragiles, peut-être que c'est faux ?

Merci pour vos réponses !
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[Tawahi-Kiwi]

S'il y a bien une limite facile à identifier au niveau biologique, c'est bien la limite entre le Précambrien et le Phanérozoïque.

Par définition, oui. Le Phanérozoique étant étymologiquement l'ere ou l'on retrouve les fossiles facilement visibles. Mais cette limite devient plus floue un fois que l'on considere les faunes ediacariennes ou tomotiennes (toute fin du Précambrien) et d'autres beaucoup plus anciennes (voir plus bas).

Mais j'ai l'impression qu'il y a la même chose au niveau de la géologie. Avant le Cambrien, il est plus difficile de reconstituer la paléogéographie, si j'ai bien compris.
Ma question est la suivante : cette limite est-elle vraiment existante ou alors il ne s'agit que d'un biais d'observation ?

Les deux. Remonter l'histoire paléogéographique jusqu'a la Pangée (250 Ma), c'est pas trop compliquer; remonter plus loin, c'est toujours ok pour Pannotia (650 Ma), puis on arrive a Rodinia (1000Ma) et c'est déja bien moins défini. Plus vieux que Rodinia, ca devient tres fragmentaire. Donc c'est lié a la limite des cycles hypothétiques des supercontinents, et un biais d'observation (ou plutot de preservation des roches).

Dit autrement, existe-t-il une linéarité dans l'Histoire géologique de la Terre et ainsi, remonter au delà du Cambrien est vraiment la limite au delà de laquelle il est vraiment difficile de remonter ? Ou alors il y a une nette rupture à ce moment là ?

Donc, comme dit ci-dessus, il y a une sorte de cyclicité dans les supercontinents dont le principe est idéalisé dans les cycles de Wilson

Ces questions me viennent de diverses sources de vulgarisation où j'ai pu lire ou entendre ceci (je vais simplifier outrageusement pour que l'illustration soit claire) : En gros avant le Cambrien il ne s'est pas passé grand chose au niveau de la vie, mais aussi les archives géologiques au delà du Cambrien sont difficiles à lire. J'ai l'impression qu'il y a donc un biais dans la manière d'interpréter les données.

Quand la fossilisation n'a pas lieu, c'est difficile de savoir ce qui se passe au niveau de la vie. Mais quand les organismes ont commencé a se fossiliser, tout était déja la. Donc ce n'est pas qu'il ne s'est rien passé, c'est qu'on a pas beaucoup de traces preservées. Pour la partie géodynamique, c'est mieux que pour la vie, mais plus on remonte, plus c'est fragmentaire. Le Neoproterozoique est quand meme relativement bien connu.

Donc est-il complètement farfelu d'imaginer de la vie complexe voire une civilisation dans un passé très lointain, qui n'aurait laissé aucune trace fossiles ? Ou alors les archives géologiques sont tout de même assez bien connues et on sait que la vie complexe n'y existait pas ?

Jusqu'a la découverte des organismes de Franceville en 2008, on était plus ou moins certain que si de la vie 'complexe' est passée inapercue, ce n'est que quelques millions d'années a la fin du Néoproterozoique. La découverte des bestioles 'complexes' de 2,1 milliards d'années a un peu changer l'idée que l'on se faisait de l'évolution du vivant. Il n'est vraiment pas impossible que l'on aie pas encore decouvert d'autres communautés biologiques tres anciennes ou que des groupes vivants soient irrémédiablement perdu suite a l'erosion et la tectonique.

Disons dans un milliard d'années, le charbon est-il toujours exploitable en tant que source d'énergie ou alors il se dégrade ?

En terme de masse, les kerogenes précambriens sont négligeables mais ils existent. Il y a des charbons alguaires du néoprotérozoique, l'anthraxolite qui est une sorte d'anthracite que l'on peut trouver durant le précambrien et la shungite, qui est une roche riche en carbone (jusqu'a 80%) du paléoprotérozoique. C'est interpreté comme une sorte de pétrole qui a atteint un stade de maturation tellement avance que c'est maintenant une sorte de bitume.

Donc dans le futur, plus on attend et plus les gisements de charbons enfouis vont devenir mature et se diriger vers l'anthracite et le graphite (en perdant tout sauf le carbone). Le pétrole va sans doute se diriger vers le bitume-asphalte; le gaz naturel se perd progressivement chaque fois qu'un piege géologique n'est plus contenu.

T-K

[Floda200489]

D'accord merci beaucoup !

Donc si je résume pour ma première interrogation, on a de meilleures données concernant la géologie (jusqu'à environ un milliard d'année) que pour la paléontologie (environ 650 millions d'années), c'est bien cela ? Et le fait que nous ne parvenons que difficilement à remonter au delà pour la paléontologie vient du fait que les roches n'ont pas bien conservé ces organismes ? Est-ce uniquement cela ou alors clairement en dehors des premières faunes, on peut dire que globalement la vie complexe a émergé dans ces environs de temps là ? (si on excepte la faune de Franceville, bien que la découverte des ces faunes pourraient se multiplier à l'avenir).

J'ai toujours eu un problème avec l’appellation "Explosion Cambrienne", elle semble faire croire à un instantané créationniste, si on n'a pas un peu de regard critique. Est-ce que ce sentiment est justifié ? Parce que comme tu le dis, la limite est de plus en plus floue et effectivement à l'échelle de l'Univers, ce fut bref, mais nous ne sommes pas passé de bactéries à une faune complexe tout de suite, il y a eu des formes de vie intermédiaires, c'est pour ça que j'ai un petit peu de mal avec cette formule.

Je ne connaissais pas la faune de Franceville, mais 2,1 milliards d'années ça correspond à la fin de la glaciation huronienne, donc peut-on à chaque fois relier la forte hausse d'oxygène à une sorte "d'explosion" de la vie multicellulaire ?

D'ailleurs en dehors des faunes édiacarienne, tomotienne et de Franceville, y en a-t-il d'autres ?

Est-ce que la découverte de ces faunes, et notamment celle d'Ediacara, remets un peu en cause le début de l'éon Phanérozoïque au Cambrien ?

Merci !

[Tawahi-Kiwi]

Donc si je résume pour ma première interrogation, on a de meilleures données concernant la géologie (jusqu'à environ un milliard d'année) que pour la paléontologie (environ 650 millions d'années), c'est bien cela?

Oui? Difficile de définir le "meilleurs données' pour des sujets assez differents.
On a une meilleure connaissance de l'évolution geodynamique entre 600 et 1000 millions d'années que pour l'évolution du vivant (et la difference de connaissances ne fait qu'empirer pour des ages antérieurs). Plus on remonte dans le temps, moins on en sait a propos de la géodynamique, mais c'est tout aussi vrai pour la vie.

Et le fait que nous ne parvenons que difficilement à remonter au delà pour la paléontologie vient du fait que les roches n'ont pas bien conservé ces organismes ?

L'apparition de la prédation (autre que la phagocytose) qui a entrainer l'apparition des parties mineralisées (encroutements, coquilles puis les squelettes, tests, etc.) a considérablement boosté la préservation des fossiles. Donc le seul ajout de complexité dont on est sur est apparu a la fin du Precambrien, c'est la capacite a produire des tissus mineralises (la faune tomotienne). Pour le reste, a ma connaissance, on ne sait pas trop car tout les tissus mous sont tres rarement preservés et il me semble tout a fait possible que la 'complexité' du vivant que l'on voit a la base du Cambrien s'est fait dans les centaines de millions d'années précedent. Difficile d'imaginer que tout est apparu en meme temps; d'un blob multicelullaire a un truc avec bouche, anus, systeme nerveux, organes etc.
La séparation diploblastique-triploblastique (une 'membrane' vs un sac contenant les organes internes) s'est faite sans doute assez tot dans le Néoproterozoique
La séparation protostome-deuterostome (deux développements embryonnaires fondamentalement differents) a sans nul doute également eu lieu au Precambrien.

J'ai toujours eu un problème avec l’appellation "Explosion Cambrienne", elle semble faire croire à un instantané créationniste, si on n'a pas un peu de regard critique. Est-ce que ce sentiment est justifié ? Parce que comme tu le dis, la limite est de plus en plus floue et effectivement à l'échelle de l'Univers, ce fut bref, mais nous ne sommes pas passé de bactéries à une faune complexe tout de suite, il y a eu des formes de vie intermédiaires, c'est pour ça que j'ai un petit peu de mal avec cette formule.

Il y a un vrai bon évolutif (au niveau de presque toute la faune) au début du Precambrien. On le voit a d'autres moments dans le Phanérozoique (a une échelle plus réduite). Par exemple, lorsque les dinos ont subitement disparus, les mammiferes, qui dans leur ensemble étaient des organismes qui avaient un peu tous la forme générale de rats durant le Mésozoique, ont donné, seulement quelques millions d'annees plus tard une tres grande variation d'organismes.

Classiquement (je pense que d'autres forumeurs sont plus calés que moi en sciences de l'évolution), c'est la difference entre diversité et disparité. Le premier est basé sur l'abondance d'especes differentes, le deuxieme est lié a une abondance de morphologies differentes. L'explosion cambrienne est particulierement caracterisée par une tres grande disparité, avec beaucoup de lignées animales triploblastiques qui n'ont pas survécu bien longtemps car bien embarqué dans un cul-de-sac évolutif (voir notamment la théorie des monstres prometteurs). L'explosion cambrienne est aussi l'exemple classique de l'évolution par équilibres ponctués. Selon cette théorie (qui s'oppose a l'évolution gradualiste), les groupes vivants ont des périodes de relatives stases évolutives, alternant avec des périodes ou l'innovation évolutive est plus prononcée. C'est critiquable mais aussi assez bien supporté par les archives paléontologiques (dans le sens ou beaucoup de formes intermediaires sont fréquemment absentes dans les fossiles). Finalement, l'explosion cambrienne peut etre affectée par l'effet Signor-Lipps; la fossilisation étant un phenomene assez rare, il faut que les organismes soient abondants a l'endroit ou ils peuvent etre fossilisés pour que quelques uns soient conservés. Les sites géologiques témoignant des aspects les plus spectaculaires de l'explosion cambrienne se comptent sur les doigts d'une main. On ne sait donc rien de l'évolution ailleurs ou des organismes ont pu exister en petit (ou grand d'ailleurs) nombres sans etre preservés pendant des temps assez longs.

Il y a également des causes a cette explosion, dont la prédation que j'ai mentionné ci-dessus. Bien que celle-ci existe des centaines de millions d'annees avant le Cambrien, elle a sans doute été limitée par les organismes de l'époque. Des grosses masses de métazoaires qui capturent des spores et des organismes ici et la - certains organismes s'en sont protégés en créant des spicules organiques mais c'est a peu pres tout. Puis vient le début du Cambrien et il est possible que ce soit une vraie course a l'armement, avec les coquilles, les épines, l'enfouissement, etc. d'un cote; les yeux, les mandibules, la mobilité accrue de l'autre.

Je ne connaissais pas la faune de Franceville, mais 2,1 milliards d'années ça correspond à la fin de la glaciation huronienne, donc peut-on à chaque fois relier la forte hausse d'oxygène à une sorte "d'explosion" de la vie multicellulaire ?

C'est une hypothese mais je pense qu'elle a trop d'exceptions pour etre tres solide, et les données sur la concentration exacte d'oxygene océanique au Precambrien ne sont pas connues avec une tres grande precision.

D'ailleurs en dehors des faunes édiacarienne, tomotienne et de Franceville, y en a-t-il d'autres ?

Pas a ma connaissance pour avoir leur propre nom. Je connais la formation de Doushantuo qui a des restes fossiles du tout début de l'Ediacarien, précedant l'explosion avalonienne (qui a donné naissance aux ediacariens) tout en ayant de nombreux autres fossiles qui sont possiblement les ancetres de ce qui produira l'explosion cambrienne.

Les acritarches sont aussi des organismes (algues) qui existent quelques centaines de millions d'années avant le début du Néoproterozoique.

Les organismes de Franceville sont pour le moment une exception tres tot dans l'histoire du vivant. Le reste est assez monotone jusqu'a 1 milliard d'annees.

Est-ce que la découverte de ces faunes, et notamment celle d'Ediacara, remets un peu en cause le début de l'éon Phanérozoïque au Cambrien ?

Non, c'est juste une question de définition. La présence de fossiles avait de l'importance il y a des décennies pour mettre des limites d'age pour les géologues, mais ce n'est plus le seul outil de datation stratigraphique disponible. A l'origine, la séparation Précambrien-Cambrien correspondait a l'apparition des trilobites, puis on a essayé d'affiner tout cela.

Pour le moment, c'est 538,8±0.2 Ma qui correspond a l'apparition de Trepichnus pedum, un ichnofossile sur un affleurement de Terre-Neuve au Canada. Ce fossile est correlé a une anomalie isotopique de carbone, qui est elle-meme corelée a des roches volcaniques a Oman et datée a 538,8Ma. Probleme est, on a trouvé des Trepichnus pedum plus anciens que 538,8.... Donc c'est typiquement une limite qui est loin d'etre définie de maniere définitive.

On pourrait mettre la limite a l'apparition de la faune d'Ediacara, mais c'est juste une question définition qui n'a aucun impact sur la paleontologie (un peu comme le fait que Pluton n'est plus une planete depuis 2006; ca ne change strictement rien aux études sur les planetes et autres astres).

L'établissement de limites entre eres, périodes, ages géologiques est un processus tres complexe qui demande beaucoup de travail et soumis a beaucoup de contraintes. Sur bases de fossiles, il faut que le fossile marqueur soit facilement identifiable comme espece précise, qu'il soit tres abondant, qu'il soit assez bien distribué globalement, que son apparition soit claire dans la séquence stratigraphique, qu'il ne soit pas diachronique (donc qu'il soit apparu partout dans le monde au meme moment).....bonne chance pour remplir toutes ces conditions avec les ediacarazoaires.

T-K

[A voir en vidéo sur Futura]

[Floda200489]

Merci !

Quelle est la justification pour les cycles de Wilson ? Il y a un réel mécanisme qui fait se reformer de manière cyclique les supercontinents ou alors c'est juste un hasard ? Si cela n'est pas un hasard, comment expliquer ce fonctionnement ?

Pour les animaux j'ai une nouvelle question : qu'est-ce qui nous fait dire que les spongiaires sont des animaux plus que des végétaux, puisque comme tu l'as rappelé, ils sont tout ce qu'il y a de plus simples (tout est relatif). Je ne dis pas que ce sont des végétaux pour autant, mais j'aimerai bien comprendre en quoi ils sont des animaux ^^'

Et donc pour continuer sur les archives à notre disposition, est-il possible d'imaginer que le vivant ait colonisé les terres émergées avant la fameuse "sorties des eaux" ou alors c'est totalement exclu ?

[Tawahi-Kiwi]

Quelle est la justification pour les cycles de Wilson ? Il y a un réel mécanisme qui fait se reformer de manière cyclique les supercontinents ou alors c'est juste un hasard ? Si cela n'est pas un hasard, comment expliquer ce fonctionnement ?

C'est une representation ideale de la tectonique globale, qui a ses defauts.
L'idee est qu'un rift se cree, forme un ocean. La lithosphere de la croute oceanique aux marges passives devient de plus en plus dense et epaisse au fur et a mesure qu'elle se refroidit, et apres 1-2 centaines de millions d'annees, coule dans le manteau. Une subduction s'installe (la marge passive est devenue active) et l'ocean se referme, entrainant eventuellement la collision des continents.

Pour les animaux j'ai une nouvelle question : qu'est-ce qui nous fait dire que les spongiaires sont des animaux plus que des végétaux, puisque comme tu l'as rappelé, ils sont tout ce qu'il y a de plus simples (tout est relatif). Je ne dis pas que ce sont des végétaux pour autant, mais j'aimerai bien comprendre en quoi ils sont des animaux ^^'

ils sont multicelullaires heterotrophes. Ils ne produisent pas leur propre nourriture (comme les plantes par photosynthese par exemple).

Et donc pour continuer sur les archives à notre disposition, est-il possible d'imaginer que le vivant ait colonisé les terres émergées avant la fameuse "sorties des eaux" ou alors c'est totalement exclu ?

Je ne sais pas si c'est possible - probablement pas pour les organismes macroscopiques qui n'ont commence que durant l'Ordovicien. Pour les bacteries, je ne sais pas, mais une telle forme de vie serait sans doute difficilement preservee.

T-K

[Floda200489]

D'accord, merci beaucoup !