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Lors de leur découverte, les fossiles d'Australopithecus bahrelghazali (Abel) et de Sahelanthropus tchadensis (Toumaï) étaient-ils enchâssés dans le grès, ont-ils été déterrés
ou ramassés en surface ?
Alain Beauvilain
South African Journal of Science, Vol 104, n° 5/6 pp. 165-168.
Le contexte stratigraphique de deux importants fossiles d'hominidés
trouvés au Tchad a été régulièrement décrit comme étant précisément
connu sur la base de leur découverte supposée in situ. Il est ici démontré qu'aucun de ces fossiles, les holotypes
d'Australopithecus bahrelghazali et de Sahelanthropus tchadensis, n'était in situ au moment de leur découverte.
Dès juillet 2002, la Mission paléontologique franco-tchadienne
(MPFT) déclarait que le crâne de Toumaï, Sahelanthropus tchadensis, avait été trouvé pris dans la couche sédimentaire 'The middle
part of the section (about 2 m thick) is informally named the
anthracotheriid unit (AU). This unit yielded the hominid cranium
and all the terrestrial vertebrate remains. The hominid was embedded in a poorly cemented sandstone in the lowest metre of the unit.'
(Nature 418, 2002, p. 153). Cette affirmation a ensuite été reprise et
déclinée dans nombre d'articles et par nombre d'auteurs au point
de faire figure de vérité.
Un article récemment publié, qui déclare fixer de manière définitive
par radiodatation l'âge de Toumaï, exprime avec encore plus de
force la même idée. Toumaï aurait été déterré : 'The focus of
this study was the Toros-Menalla (TM) fossiliferous area, where
Sahelanthropus tchadensis (Toumaï) was unearthed' (PNAS, 2008). Dans l'ensemble de l'article, le mot est appliqué
trois fois à Toumaï. Le sens en est repris dans le dossier de
presse de l'article, 'les auteurs ont concentré leurs efforts
sur la zone fossilifère dont a été extrait le crâne sub-complet de Toumaï'.
Le même terme est également appliqué à la mandibule d'Abel, holotype
d'Australopithecus bahrelghazali : 'at Koro Toro, the level sampled for this study is within the
level from which the fauna and the Australopithecus bahrelghazali holotype were unearthed' PNAS, 2008, p. 3229. L'expression vient qualifier ce fossile
à deux reprises. Un second article (J. Hum. Evol., 2008) reprend la même expression (en attribuant par erreur,
dès le deuxième mot, sa mise au jour à 1994 au lieu de 1995).
De janvier 1994 à juillet 2002, l'auteur de cette note a assumé
la responsabilité de chacune des missions paléontologiques organisées
dans le désert tchadien. Par respect de la vérité scientifique,
il doit aujourd'hui dire que ni l'un ni l'autre de ces fossiles
n'a été trouvé en place, in situ. Le mot le plus approprié à employer pour ces deux fossiles serait
qu'ils ont été 'collectés' sur leurs sites d'origine, ceux de
TM 266 dans la zone de Toros-Ménalla, pour S. tchadensis, et de KT 12, dans la zone de Koro Toro, pour A. bahrelghazali. Les coupes géologiques publiées de ces deux sites de découverte
sont reproduites dans la Figure 1.
Figure 1 : Coupes géologiques telles que reproduites de Nature 2002 et de PNAS 2008. Le crâne de Toumaï est localisé 'avec précision' dans la
coupe de TM 266 et l'holotype d'Australopithecus bahrelghazali est localisé 'avec précision' dans la coupe de KT 12. Dans le
but de rendre la comparaison plus claire, les couleurs et les
échelles employées par les deux revues ont été uniformisées et
la coupe de 2002 a été mise en image miroir. L'échelle verticale
est exprimée en mètres et les chiffres en rouge correspondent
à la localisation des échantillons datés.
Noter que :
- l'épaisseur de l'Anthracotheriid Unit a doublé entre les publications
de 2002 et de 2008. Par conséquent, en 2002, le crâne de Toumaï
a été extrait du dernier mètre de cette unité, en 2008 le crâne
est positionné à environ 2,5 mètres de cette base ;
- en dépit de la position attribuée 'avec précision' à Toumaï,
aucune datation n'a été faite sur une épaisseur de 1,1 mètre tandis
que la distance moyenne entre prélèvements sur le reste de la
coupe de part et d'autre de Toumaï est de 25 cm ;
- le prélèvement daté le plus haut sur la coupe (n° 19 sur la
coupe du milieu) donne un âge de 7,14 ± 1,42 Ma, celui de la base
(n° 32) un âge de 7,18 ± 0,69 Ma, les deux datations extrêmes
étant 8,24 ± 1,81 (n° 24) et 5,92 ± 1,14 Ma (n° 25).
Toumaï a été ramassé sur une surface constituée de sable meuble
sans cesse remanié par le vent. Jour après jour, poussés par le
vent, les grains de sable ponçaient la face droite du crâne de
Toumaï, particulièrement son maxillaire, dégradant fortement sa
mandibule. À cet emplacement, la surface du sol est constituée
de quatre à cinq centimètres de terrains détritiques sur lesquels
le vent crée une surface de déflation, surface fréquente en milieu
désertique et qui protège les terrains sous-jacents de l'érosion
jusqu'à ce qu'elle soit perturbée. Si cette couche superficielle
est modifiée par balayage ou une autre activité, en quelques heures,
par érosion différentielle, le vent crée une surface rugueuse,
surcreusant les parties tendres, mettant en relief les éléments
durs, y compris les fossiles.
La photographie faite par l'auteur au moment de la découverte
a été largement publiée mais jamais légendée. Il pensait que l'image
était suffisamment évocatrice pour indiquer l'absence de contexte
stratigraphique du fossile (Figure 2). Il est donc temps de le
faire. L'empreinte en creux apparaissant dans le sable en haut
et à droite du crâne est celle de l'emplacement exact où Toumaï
a été trouvé. Dans leur quasi totalité, les fossiles de TM 266
ont été trouvés dans cette même configuration par rapport au substrat.
Par un curieux choix, les photographies du crâne de Toumaï publiées
par la MPFT comme le représentant dans le contexte du terrain
sont en réalité celles d'une copie en résine de couleur sombre,
posée dans le désert sur une ride de sable que le vent du nord-est
a formée en février 2004.
Figures 2 : Toumaï au moment de sa découverte le 19 juillet 2001
à 8 h 30 (en haut) et vue du site exact (en bas)
(droits réservés Alain Beauvilain).
Quant à Abel, le fragment de mandibule a été trouvé en bordure
d'une légère ravine dans un mélange de sable grossier, de gravillons
et de petits débris de cuirasse ferrugineuse comme le montrent
les photographies prises à l'instant de la découverte (Figures
3). À KT 12, la pente et l'existence certaines années de violentes
pluies d'orages créent une érosion importante (Figure 4). Abel
n'a donc pas été extrait d'un grès argileux comme il est écrit
dans le PNAS. Le grès blanc, qui est sous les dépôts détritiques
non consolidés de surface, est très dur par temps sec mais devient
mou lorsqu'il est humide après une pluie, comme l'auteur l'a constaté
en juillet 2000, différence due vraisemblablement à la présence
d'un sel dans les dépôts.
Figures 3 : Abel au moment de sa découverte le 23 janvier 1995,
8 h 45
(droits réservés Alain Beauvilain).
Figure 4 : KT 12, 8 mai 1965, 8 heures (Institut Géographique
National, agrandissement d'une partie de la photographie aérienne
NE 34 I, n° 024). C'est une zone soumise à la fois au ravinement
et à l'érosion éolienne.
Aucun autre fossile n'a été trouvé in situ à proximité et au même niveau topographique qu'Abel. Quelques
fossiles ont été trouvés porteurs de fragments de croûte ferrugineuse,
témoins de l'ancienne présence d'une telle croûte dans la série
sédimentaire. En contre bas et à quelques dizaines de mètres à
l'ouest du lieu précis où Abel a été découvert, s'observent encore
les affleurements d'une cuirasse ferrugineuse similaire.
Dans ces conditions, localiser avec précision Toumaï et Abel sur
les coupes stratigraphiques de TM 266 et de KT 12 est impossible.
Au cours de la période actuelle, la pente existant sur chacun
des deux sites favorise l'érosion pluviale lors des pluies qui
se présentent ici sous la forme d'orages rares mais violents.
Abel a été collecté au pied du cordon littoral du dernier épisode
de méga lac Tchad, qui est âgé de seulement quelques milliers
d'années. Antérieurement, il se trouvait sur le bord de la cuvette
lacustre, peut-être même près de l'embouchure d'une rivière intermittente
comme le suggère à cet endroit précis une courbe dans les anciens
dépôts littoraux ; plus antérieurement, il se trouvait sur une
surface d'érosion qui s'étendait à l'est de ce littoral. Le contexte
récent est différent pour Toumaï. Ainsi qu'il est bien connu en
zones désertiques, des mouvements latéraux d'objets durs reposant
sur du sable non fixé peuvent se produire quand le vent enlève
le sable sur un côté de l'objet, créant un creux dans lequel l'objet
roule. Répété maintes fois, un tel processus peut déplacer les
objets sur nombre de mètres en peu d'années. En effet, par déflation,
l'érosion éolienne peut aboutir à des déplacements latéraux. Les
militaires connaissent bien ce phénomène car il peut entraîner
le déplacement latéral et vertical des mines. Considérant la durée
au cours de laquelle les fossiles peuvent avoir été laissés à
découvert, la probabilité que ces deux fossiles aient été déplacés
latéralement et verticalement par la combinaison de l'érosion
et de la déflation éolienne souvent répétées et, moins couramment
mais par un déplacement plus dynamique, par le ruissellement,
est bien plus forte que celle qu'ils n'aient connu aucun déplacement
vertical ou latéral.
Il conviendrait aussi de noter que l'essentiel du Djourab est
concerné par le pastoralisme, ainsi que l'atteste la présence
de grands troupeaux de dromadaires qui peuvent enfoncer les fossiles
dans un sol mou, les érafler en surface, embrouillant davantage
le contexte de leur histoire (Figure 5).
Figures 5 : Vues générales du site de KT 12 en octobre 1998 (noter
les nombreux dromadaires)
(droits réservés Alain Beauvilain).
Toumaï a été trouvé non fixé à la surface du sol mais recouvert
en grande partie d'une croûte ferrugineuse sur laquelle un beau
vernis désertique formait une patine qui se trouvait aussi sur
le fossile sous la croûte ferrugineuse. Combien de fois ce fossile
a-t-il été mis au jour et réenfoui avant d'être collecté par la
mission que l'auteur a initiée et dirigée en juillet 2001 ? Quant
à Abel, la coupe stratigraphique du site de sa découverte, publiée
par la MPFT dans le PNAS, indique deux surfaces d'érosion. Qu'est-il
arrivé aux fossiles lors de ces deux cycles d'érosion ?
À plus large échelle, les déplacements verticaux d'objets durs
reposant sur un terrain formé d'un sol meuble se produisent lorsque
les conditions aérodynamiques créent un tourbillon à la retombée
des dunes. Celui-ci met à nu les surfaces gréseuses de pied de
dunes. C'est la raison pour laquelle l'auteur repassait systématiquement
au pied de chaque dune à chaque nouvelle mission dans le Djourab.
C'est ainsi qu'il trouva le premier fragment de la mandibule d'hominidé
de TM 292 ce qui permit à ses collaborateurs de trouver les suivants.
De plus, l'action du vent à proximité de certaines formes dunaires
peut creuser à leur pied de véritables tranchées (Figure 6). Des
exemples de creusement de plus de 5 mètres de profondeur sont
visibles à moins de vingt kilomètres de TM 266. À partir d'eux,
l'érosion éolienne peut très rapidement créer un nouveau niveau
de base pour un large secteur. Nous avons pu voir la vitesse d'un
tel phénomène dans le Djourab avec l'avancée rapide d'une dune
sur le site de TM 267, qui jouxte à l'est celui de TM 266. Un
peu plus loin, un bloc de plus de trente m3 de grès a totalement
disparu en quelques semaines.
Figure 6 : TM 266, 20 novembre 1956, 11 heures 30 (Institut Géographique
National, agrandissement d'une partie de la photographie aérienne
NE 3VI, n° 316) ; au cœur d'un erg.
Par ailleurs, notons que depuis les découvertes des deux hominidés
exposées ici, les surfaces gréseuses des sites de KT 12 et de
TM 266 ont été chacune balayées et rebalayées, et même grattées,
pour trouver, avec succès, des microfossiles.
Par contre, de nombreux fossiles ont été mis au jour in situ à TM 254 et dans les zones fossilifères de KB (Kossom Bougoudi)
et de KL (Kollé).
L'article publié dans le PNAS mérite d'autres observations. La première est que la fameuse
unité sédimentaire baptisée Anthracotheriid Unit (AU) qui avait
une épaisseur d'environ deux mètres dans l'article de Nature en 2002, atteint une épaisseur de 4,2 mètres dans celui du PNAS. De plus, le crâne de Toumaï, déclaré en 2002 avoir été extrait
du mètre le plus bas de cette unité, apparaît en 2008 positionné
près du milieu de cette unité, à 2,5 mètres de la base. Comment
est-il possible de justifier une telle différence si ce n'est
en reconnaissant que le crâne a été ramassé sur une surface d'abrasion
éolienne et que la base de l'AU n'est pas nettement discernable
sur le terrain, tout comme son sommet, inexistant car emporté
par l'érosion.
La seconde observation porte sur la répartition des datations
isotopiques du site de TM 266. L'importance de ce site lui vaut
14 déterminations pour 3,6 mètres de coupe, soit une datation
tous les 25 centimètres en moyenne. Curieusement le 'niveau précis'
où a été collecté Toumaï n'a pas donné de résultats ('not applicable'
est-il précisé dans l'article). Plus surprenant, aucun résultat
n'est fourni sur une tranche de terrain de 1,1 mètre englobant
cet 'emplacement précis' du fossile ! Il est vrai que cette remarque
est peut-être de peu d'importance puisqu'à la cote 5,4 mètres
l'âge donné est de 7,18 ± 0,69 Ma (datation n°32 de la figure
1) et qu'à la cote 9 mètres il est de 7,14 ± 1,42 Ma (datation
n°19 de la figure 1), les deux dates extrêmes étant 8,2 ± 1,81
Ma ((datation n°24 de la figure 1) et de 5 ,92 ± 1,14 Ma ((datation
n°25 de la figure 1).
Par ailleurs, la légende du tableau 2 de l'article du PNAS indique que l'altitude de la ligne de base des coupes stratigraphiques
de TM 254, TM 266, KT 12, KL et KB1 (le 0 de base) est celui de
la coupe de TM 266 tandis que sur la figure n° 1 de l'article
du PNAS un épais trait noir relie à l'horizontale le niveau 5 mètres
de la coupe de TM 254 au niveau 5 mètres de la coupe de TM 266,
confirmant l'impression qu'il s'agit de la même altitude. Il y
a là une ambiguïté qu'il faut lever puisque le site de KT 12 (16°
00' 21'' Nord ; 18° 52' 34'' Est) est à 322 mètres, ceux de KL
(16° 20' Nord ; 18° 58' Est) entre 318 et 323 mètres, celui de
KB 1 (16° 22' Nord ; 18° 42' 26'' Est) à 288 mètres et les deux
sites de TM 254 (16° 17' 18'' Nord ; 17° 19' 48'' Est) et TM 266
(16° 15' 12'' Nord ; 17° 29' 29'') sont respectivement aux altitudes
de 216 et 261 mètres (altitude selon Google Earth, les données
SRTM3 et SRTM30 de la NASA indiquent respectivement 215 et 257
mètres). Bien que la différence d'altitude porte sur une quarantaine
de mètres, pour une distance horizontale de 18 kilomètres, il
est expliqué que les sédiments ont été déposés de manière synchrone
et instantanée sur la base d'une analyse 'bien documentée par
vingt coupes intermédiaires'. La topographie confirmerait donc
l'existence de petits mouvements tectoniques dans cette zone que
l'auteur avait signalés dans un précédent article du South African Journal of Science4, mouvements qui avaient alors été récusés par la MPFT. Tout ceci
rend, dans l'article du PNAS, la légende de cette figure pour le moins confuse.
Concernant les datations des dépôts, il est étonnant que pour
les sites de KT 12, KB 1 et KL elles n'ont été effectuées que
dans les pélites, siltites et diatomites à l'exclusion des grès
argileux dans lesquels les figures 1 et 2 du PNAS localisent tous les niveaux ayant livré des fossiles de vertébrés
terrestres. Enfin, à l'exception de la datation concernant à KT
12, la supposée 'position précise' d'Abel dans la coupe, ces datations
ne portent que sur la partie supérieure des couches sédimentaires,
le dernier mètre et demi. À KL, tous les niveaux fossilifères
sont topographiquement inférieurs à ces niveaux datés et donc
plus âgés, âge qu'indiquait déjà l'analyse biochronologique dès
la collecte des fossiles sur le terrain. À KB 1, les datations
sont comprises entre un niveau fossilifère supérieur et tous les
autres niveaux topographiquement plus bas. La coupe publiée de
ce site, qui est de faible extension et forme une petite cuvette,
ne permet pas de comprendre si elle inclut le sommet du rebord
de la cuvette. Ce cas semblant le plus probable, sous les pélites
et les diatomites, le site fossilifère de KB 1 est aussi topographiquement
inférieur à ces datations et donc plus âgé, âge qu'indiquait aussi
déjà l'analyse biochronologique.
Quoi de plus normal d'ailleurs puisque la note de présentation
de ces datations précise la méthode employée : 'Après avoir validé
leur démarche et calibré leur nouvelle méthode en comparant les
âges obtenus par cette dernière avec ceux estimés pour tous les
niveaux fossilifères biochronologiquement contraints découverts
dans l'erg du Djourab, les auteurs ont concentré leurs efforts
sur la zone fossilifère dont a été extrait le crâne sub-complet
de Toumaï.' Il faut se réjouir qu'ayant calibré la démarche avec
les âges biochronologiques des fossiles, ce sont ces mêmes âges
qui apparaissent en résultats de l'étude.
Notons enfin que ce site de KB 1, qui n'a livré que quelques fossiles,
se situe à plus de 4 kilomètres au nord d'une zone fossilifère
où plus de mille fossiles, sans compter ceux de micromammifères,
ont été inventoriés sur vingt-cinq sites contigus et situés en
contrebas d'un important talus. Topographiquement KB 1 est aussi
7 mètres plus bas. Cette importante zone fossilifère de KB méritait
en son cœur une datation, comme celle de KL, et non sur un site
périphérique de peu d'intérêt. À moins qu'il n'y ait là une erreur
de numérotation des sites de KB.
Concernant les positions géographiques précises des sites fossilifères,
tandis que l'article du PNAS prétend indiquer la localisation précise des fossiles à l'intérieur
des coupes, il n'indique pas les coordonnées des sites de KB,
KL, pas plus que de TM 254 et les auteurs n'indiquent que des
coordonnées arrondies pour TM 266 et KT 12. Pour ces deux derniers
sites, l'arrondi conduit à identifier une zone presque à 1 km
du site de la découverte de Toumaï et de plus de 1 km à KT 12,
localisant ainsi le site de découverte d'Abel dans les dépôts
littoraux holocènes du méga lac Tchad. Un coup d'œil à Google
Earth laisse voir combien cette différence dans la localisation
est significative.
En réponse à la question posée dans le titre, les hominidés fossiles
du Tchad ont été ramassés sur une surface détritique et n'ont
pas, comme il a été souvent écrit, été trouvés enchâssés dans
le sédiment avec une position stratigraphique précise d'où ils
ont été déterrés. Comme les paléontologues expérimentés le savent
bien, il peut y avoir une différence considérable entre l'âge
du substrat et celui d'un fossile trouvé traînant à sa surface.
En conclusion, il y a deux possibilités pour considérer le contexte
stratigraphique d'un fossile, il est in situ ou il n'est pas in situ. Quand ils ont été trouvés, ni Abel, ni Toumaï n'était in situ.
1. Vignaud et al. (2002). Geology and palaeontology of the Upper
Miocene Toros-Menalla hominid locality, Chad. Nature, 418, 152-155.
2. Lebatard A.-E. et al (2008). Cosmogenic nuclide dating of Sahelanthropus tchadensis and Australopithecus bahrelghazali: Mio-Pliocene hominids from Chad. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 (9), 3226-3231.
3. Guy F. et al. (2008). Symphyseal shape variation in extant
and fossil hominoids, and the symphysis of Australopithecus bahrelghazali. J. Hum. Evol. 55, 37-47.
4. Beauvilain A. et Le Guellec Y. (2005). Further details concerning
fossils attributed to Sahelanthropus tchadensis. S. Afr. J. Sci. 100, 142-144.
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