Les applications de la paléontologie sont nombreuses et diverses; elles vont de la cartographie géologique, à la recherche et à l'exploration des minéraux.

La paléontologie est l'une des disciplines qui a servi d'assise à la géologie; elle est encore pratiquée de nos jours. L'étude des petits et gros fossiles a donné naissance à la biostratigraphie, la meilleure méthode mise au point à ce jour pour déterminer l'âge des roches anciennes. Les concepts interdépendants des temps géologiques, de l'évolution de la vie, des extinctions en masse et des systèmes terrestres interdépendants sont parmi les contributions scientifiques les plus fondamentales et les plus spectaculaires de tous les temps. La paléontologie, qui est au centre même de ces thèmes, est incontestablement plus indispensable de nos jours à l'apprentissage de la géologie et à la connaissance de l'évolution de la vie qu'elle ne l'a jamais été. La paléontologie est l'étude de l'histoire intégrale de la vie des animaux et des plantes - y compris les crises majeures - qui ont peuplé notre planète Terre au cours des temps géologiques. Ces temps géologiques n'existeraient pas sans cette discipline qui constitue le noyau fondamental de la géologie, et toute interprétation qui en dérive, telle que les cartes et les coupes géologiques des terranes du Phanérozoïque, n'est valable que dans la mesure où elle prend en compte ces datations.

Il n'existe aucune autre composante des anciennes roches sédimentaires que les horizons fossilifères, dont l'âge moyen est inférieur à 1 Ma - datation qui se précise de plus en plus avec chaque nouvelle année de recherche - présents dans de nombreux contextes géologiques (Callomon, 1984; Cope, 1993) offrant une précision géochronologique aussi grande. Ceci signifie que toutes tentatives de reconstitutions paléogéographiques sans faire appel à la paléontologie seront nécessairement inexactes, voire entièrement inexactes. Il s'agit là d'une affirmation qui se veut volontairement audacieuse. Ainsi, les cartes des paléofaciès dressées à l'aide de corrélations de diagraphies qui sont supposées illustrer les territoires et paysages marins des temps anciens ne le font pas généralement. Ce qu'elles illustrent en réalité ce sont les configurations spatiales des unités lithostratigraphiques déterminées par la corrélation des mesures pétrophysiques, et tempérées, dans certains cas, par les descriptions de carottes et de déblais de sondage. C'est Shaw (1964) qui a le mieux exposé les contradictions absolues de l'histoire des transgressions et des régressions basée sur l'identification des faciès diachrones équivalents et sur ceux issus uniquement des cartes des lithofaciès. Pour diverses raisons, les fossiles constituent des outils inégalés pour la compréhension de l'histoire des roches sédimentaires et des événements qu'elles ont subis. Compte tenu de l'évolution organique et des extinctions massives, on peut mettre en évidence, d'une manière empirique, les successions de fossiles, ce qui en fait des géochronomètres sans pareil. Cette science a pour nom la BIOSTRATIGRAPHIE. Parce que les animaux et les plantes vivent en harmonie avec leur environnement, les fossiles découverts dans leur milieu d'origine fournissent des données précieuses sur cet environnement, y compris sur ses caractéristiques chimiques. Lorsqu'ils sont transportés loin de leur milieu d'origine, les fossiles fournissent des données sur leur transport et les facteurs s'y rattachant. Ces diverses études sont interdépendantes et comprennent la PALÉOÉCOLOGIE, la PALÉOBIOGÉOCHIMIE et la TAPHONOMIE. Ces diverses disciplines sont étroitement liées à une science connexe, la sédimentologie, dont l'objet est l'étude des sédiments hôtes.

Les peuplements animaux et végétaux ne sont pas en général répartis sur l'ensemble du globe, mais vivent dans des régions dans lesquelles ils sont confinés pour des raisons de conditions de vie, de concurrence vitale et de prédation et au sein desquelles leur caractère distinctif évolue. Par conséquent, les fossiles sont des indicateurs d'anciennes provinces biotiques; la discipline qui les étudie se nomme la PALÉOBIOGÉOGRAPHIE. Les similitudes observées d'une région à l'autre, telles que la similitude de climat ou les voies maritimes et des masses continentales de raccordement, sont indicatrices de liens, ce qui en fait de puissants outils pour l'exécution de cartes paléogéographiques. Ces données associées aux caractéristiques paléoécologiques, servent de fondement pour l'interprétation des climats et des conditions de dépôt anciens qui ont pu produire des roches réservoirs ou des roches mères porteuses d'hydrocarbures.

La plupart des fossiles sont composés de carbonate ou de phosphate associés à de la matière organique. Ils sont affectés par la chaleur, la pression, la composition des fluides environnants et tous les autres agents qui modifient les traits distinctifs des roches sédimentaires après leur dépôt. Par conséquent, les fossiles sont des indicateurs sensibles de l'ALTÉRATION THERMIQUE, un outil efficace permettant de supposer la présence possible d'hydrocarbures.

Toutes ces disciplines fournissent des données fondamentales pour l'analyse des bassins sédimentaires et pour l'exploration du charbon, du pétrole et du gaz, substances qui sont elles-mêmes des vestiges de la vie des temps passés.

La première et la plus importante contribution des fossiles a été en biostratigraphie. L'importance des fossiles dans l'identification exacte des unités lithostratigraphiques a été reconnue à la fin du dix-septième siècle. Les premières applications de la biostratigraphie à la construction de routes et de canaux dans des régions où le substratum rocheux est de faible profondeur en Angleterre ont été faites d'une manière empirique bien avant que ne fussent connues les principales caractéristiques de l'évolution telles que définies notamment par Darwin et Wallace. Une vaste base de connaissances, secondée par une assise théorique solide, permettra à la paléontologie de continuer de jouer un rôle de premier plan dans l'étude des bassins sédimentaires. Grâce aux études en cours, non seulement la détermination de l'âge des fossiles utiles devient plus précise et peut s'appliquer à des régions plus étendues, mais un plus grand nombre de groupes de fossiles deviennent utiles.

L'exploration des hydrocarbures et des minéraux est coûteuse et fait appel à de nombreuses techniques évoluées. Il est donc indispensable que l'on puisse compter sur des données les plus fiables possibles. On ne peut se servir de données imprécises et de corrélations inexactes pour relever des incohérences dans les interprétations. De telles données et corrélations ne pourront que soutenir des hypothèses sans fondement. Des corrélations biostratigraphiques imprécises ne permettent pas de reconnaître les erreurs ou de confirmer avec exactitude les relations et ce qu'elles représentent. La paléontologie offre un outil qui réduit les risques et une source de données brutes de première importance pour faire l'interprétation des bassins sédimentaires.

Il est une vérité fondamentale en stratigraphie que le déplacement des milieux de dépôt donnera lieu à des unités lithologiques diachrones ("loi de Walther"). L'établissement de corrélations des unités lithologiques ou de leurs indicateurs de subsurface basé sur leurs caractéristiques physiques débouche sur des modèles conceptuels qui ne traduisent pas souvent la répartition spatiale réelle des anciens cortèges sédimentaires à des moments particuliers des temps géologiques même si les corrélations entre les roches sont exactes. Les corrélations temporelles effectuées à l'aide de fossiles permettent de déterminer les relations spatiales existant entre différents milieux et lithologies, et de reconstituer la paléogéographie.

Pour progresser en biostratigraphie, il faut sans cesse mettre au point de nouveaux outils et techniques. Un des principaux outils est la taxinomie, science qui classe les similitudes et les différences entre les diverses espèces de fossiles et les taxons supérieurs, rendant possible la différenciation de leurs niveaux stratigraphiques relatifs. Au fur et à mesure que les recherches taxinomiques se poursuivent, les taxons sont soit subdivisés soit regroupés afin de tenir compte des connaissances actuelles et d'accroître leur utilité. On arrive ainsi à mieux comprendre les exemples homéomorphes et les diverses périodes d'évolution et d'extinction.

Actuellement, on a tendance à mettre l'accent sur le développement de zonations dans des groupes taxinomiques peu connus jusqu'à présent telles que les Radiolaires, sur l'intégration des zonations basée sur les différents groupes de fossiles et sur les corrélations entre les divers bassins et les provinces renfermant des fossiles, entre les successions de bassins et de plates-formes continentaux, et entre les sections de surface et de subsurface. Les programmes internationaux, dont les reconstitutions et les corrélations sont effectuées à des échelles suprarégionales, mettent en évidence le besoin de collecter d'autres données paléontologiques plus précises.

Même dans les régions bien connues en Europe, qui ont fait l'objet de collecte approfondie de données, on continue à excaver de nouvelles données biostratigraphiques; les interprétations géologiques qui en découlent sont constamment révisées. Dans le monde entier, les chercheurs sont enthousiasmés par les importantes découvertes de fossiles et par les projets multiaxiaux de corrélation. L'importance de ces découvertes récentes est tout à fait applicable à de vastes étendues comme le Canada, où les connaissances de la géologie et de la paléontologie de base sont dans une large mesure encore à l'étape de reconnaissance, tout particulièrement en ce qui a trait à la subsurface du bassin sédimentaire de l'Ouest canadien.

Grâce aux méthodes sismiques haute définition et aux capacités de traitement modernes, la mise en évidence des séquences sismiques ne pose pas problème. Les principes de l'analyse sismique ou de toute autre analyse séquentielle sont simples. Cependant, ils comprennent des mécanismes qui assurent une cohérence interne apparente nous empêchant de percevoir les erreurs que l'on pourrait relever si on se servait d'autres outils appropriés. On peut attribuer les faciès appropriés avec un tout petit nombre de données sédimentologiques. Si on y ajoute la composante tridimensionnelle, l'on peut non seulement cartographier les unités et les faciès de dépôt, mais également mettre en évidence les processus d'accrétion dans le temps et dans l'espace!

Si seulement les choses étaient aussi faciles. L'énorme pouvoir et potentiel de la stratigraphie séquentielle peuvent être bien maîtrisés dans la mesure où nous connaissons d'une manière précise l'âge géologique des roches se trouvant dans et autour des séquences que nous proposons. C'est uniquement à cette condition que nous pourrons vérifier la validité même des séquences, leur relation temporelle avec les autres séquences situées dessous ou dessus et leur relation avec des séquences apparemment équivalentes dans d'autres régions (Poulton, 1988; Sageman, 1992). De nombreuses publications font allusion à la notion de raisonnement circulaire inhérent au concept de mettre en corrélation des séquences dont la datation est globalement imprécise, puis de se servir, de son propre chef, de corrélations qui ont fait l'objet d'interprétation comme outil de datation. Il est évident que toutes les études de stratigraphie séquentielle devraient être accompagnées d'études paléontologiques correspondantes.

Dans les études stratigraphiques séquentielles, on estime trop souvent que l'utilisation des outils susceptibles de vérifier la justesse des interprétations et de les perfectionner demande trop d'efforts par rapport aux résultats obtenus par des vérifications techniques détaillées. En outre, lorsque ces outils ont été appliqués après que le modèle séquentiel a été élaboré, ils ont, dans de nombreux cas, démoli entièrement le modèle qu'ils étaient censés appuyer. L'utilisation de la paléontologie ne peut être optimale que si on l'applique à une étape ultime, après que les modèles ont été élaborés. Elle n'aide pas ceux qui ont le plus besoin de ses services, en particulier lorsqu'elle est appliquée trop tard. La paléontologie doit être pleinement intégrée à un projet stratigraphique dès les premières étapes de planification si l'on veut que son efficacité soit maximale. On ne peut se contenter de raccourcis. L'acquisition de connaissances préalables suffisantes requiert souvent la collecte, le classement et l'identification systématiques d'un nombre colossale de fossiles. Ce travail est basé sur un édifice de taxinomie descriptive dont les fondations se sont érigées sur des décennies de publications spécialisées de portée internationale.

Les animaux et les plantes se sont remarquablement bien adaptés à leur milieu. Les liens existant entre les anciens organismes et leur milieu sont un sujet complexe et multidisciplinaire. Par conséquent de nombreux fossiles et assemblages se sont avérés être des indicateurs sensibles, entre autres, du milieu de dépôt, de la paléobathymétrie, de la température de l'eau et de la salinité. Ces interprétations dépendent souvent des comparaisons établies avec les espèces et les peuplements vivants pertinents et de la détermination de liens existant entre les fossiles et les roches qui les renferment. Les interprétations paléoécologiques issues des répartitions de fossiles ne doivent en aucune façon entrer en contradiction avec les interprétations paléoenvironnementales basées sur d'autres données. Les données qui proviennent de la paléoécologie sont considérables et si on les utilise conjointement avec d'autres données, elles peuvent permettre d'améliorer d'une manière spectaculaire les reconstitutions paléoenvironnementales ou paléogéographiques. (Smith, 1989). C'est courir un risque que de ne pas tenir compte de cette constatation. L'exécution d'une rapide analyse des assemblages de fossiles dès le départ, constitue une première étape qui permet de gagner du temps pour la mise en évidence des roches mères susceptibles de contenir des hydrocarbures.

Plusieurs groupes de fossiles comme les conodontes et les palynomorphes, enregistrent les conditions thermiques auxquelles ont été soumises les roches dans lesquelles ils sont enfermées, ce qui permet d'acquérir des connaissances sur le potentiel d'hydrocarbures contenus dans les roches mères. Ces fossiles sont plus ou moins foncés en fonction du degré de chaleur auquel ils ont été exposé. L'utilisation de ces variations de couleur comme échelle constitue une technique accessoire peu coûteuse et facile d'accès en recherche taxinomique et biostratigraphique. De nouvelles méthodes basées sur les variations de couleur des graptolites, des scolécodontes et des foraminifères ont été mises au point à la Commission géologique du Canada, élargissant ainsi l'éventail des conditions où l'on peut mettre en pratique les études paléontologiques de la maturation thermique.

Puisque les spécimens de fossiles fournissent également des dates permettant de ne pas tenir compte du matériel remanié, on peut utiliser l'altération des couleurs pour vérifier le pouvoir réflecteur de la vitrinite et la validité des méthodes de géochimie de masse appliquées à la maturation organique, et pour améliorer les résultats obtenus à l'aide de ces outils. L'aptitude du palynologue à interpréter l'âge et les caractéristiques thermiques de chaque palynomorphe dans une préparation peut contribuer à résoudre les problèmes que pose le matériel remanié.

Les études sur la maturation thermique sont un élément extrêmement puissant qui contribue aussi à l'interprétation de la géologie et de la tectonique régionales. Les tendances régionales et les anomalies locales observées dans les modèles de maturation mettent des contraintes sur les histoires géologiques régionales. Parmi les questions auxquelles les géologues cherchent des réponses, il y a celles portant sur l'incidence des discordances sur l'histoire des bassins, sur l'épaisseur des morts-terrains, laquelle est associée aux caractéristiques d'enfouissement et de subsidence d'un bassin ou d'un terrane orogénique, sur les variations des caractéristiques du flux thermique, qui sont liées à la vitesse de l'enfouissement, à l'écoulement des fluides et aux intrusions locales.

Les fossiles remaniés sont parfois de précieux indicateurs de provenance. Les messages qu'ils nous livrent sont parfois étonnants. Pour n'en donner qu'un exemple : les palynomorphes remaniés contenus dans les sédiments du Crétacée du plateau continental du Labrador sont identiques aux espèces trouvées dans des roches plus anciennes de l'Ouest canadien. (Williams, 1986). Des études géomorphologiques récentes ont démontré l'existence d'un vaste réseau hydrographique de direction ouest-est traversant le Canada et transportant ces microfossiles jusqu'à leur ultime milieu de dépôt. ( McMillan et Duk-Rodkin, 1995). La portée de ces connaissances paléogéographiques est considérable et pourrait bien contribuer à la réussite des projets d'exploration dans l'avenir. Le remaniement des fossiles gêne les paléontologues oeuvrant dans le bassin de Beaufort. Et pourtant, la mise en évidence de ces assemblages offre d'immenses possibilités d'intégrer la paléontologie à la sismique réflexion et à la sédimentologie dans le cadre d'une étude multidisciplinaire qui permettrait d'élucider la question de l'évolution des structures qui se cannibalisent et s'enfouissent mutuellement lorsque soumises à des processus déformationnels. Les connaissances acquises alors seraient susceptibles de révéler que la géométrie des voies migratoires des fluides évolue au cours de l'enfouissement, ce qui pourrait avoir des incidences considérables sur la mise en évidence de zones d'intérêt. Si chaque dépôt clastique est représenté par une discordance dans un autre région donnée, alors la paléontologie fournirait une clé fiable pour la connaissance de cette autre région.

Le présent rapport n'a fait que survoler quelques-unes des applications de la paléontologie. Les autres applications comprennent les contributions à l'histoire de la vie et de la biosphère, ainsi qu'aux secteurs des arts et du touriste; elles sont loin d'être négligeables sur le plan économique. Nowlan (1993) a ébauché quelques-unes des tendances vers lesquelles la paléontologie s'oriente dans le domaine de la recherche.

Une discipline comme la paléontologie, dont le champ d'application est aussi vaste et varié, doit contribuer à part entière à l'avenir d'un pays comme le Canada qui possède une masse continentale immense, des ressources minérales dont il dépend ainsi que des bassins sédimentaires, des ceintures tectoniques et une base de données paléontologiques relativement peu explorés. Les difficultés qu'il faudra surmonter pour répondre aux défis conflictuels que pose à cette discipline essentielle le rythme rapide des activités géoscientifiques actuelles sont le sujet depuis quelque temps de nombreuses discussions et de propositions visant à faire progresser cette science (Allmon, 1993; Economist, 1988; Leffingwell, 1994; Shirley, 1994). La paléontologie demeure la principale discipline fiable pour l'analyse des bassins sédimentaires. Elle permet d'abolir la plupart des incertitudes dans les interprétations géologiques des terranes du Phanérozoïque et donc de réduire le facteur chance ou hasard en exploration des minéraux et des hydrocarbures. Si le secteur de l'exploration ne met pas pleinement à profit la paléontologie, il risque de perdre énormément de temps et d'argent en se servant d'interprétations inexactes.

Dans un domaine où les bases de connaissances publiées et non publiées sont colossales, la capacité des logiciels d'accélérer l'accès aux données paléontologiques et à leur interprétation, notamment des images des fossiles et des catalogues taxinomiques, est immense. De nos jours, on ne peut évoquer aucune raison pour justifier le fait que la mémoire institutionnelle d'un organisme réside dans le cerveau de ses employés. Certes, on aura toujours besoin de la tête (et des yeux) des paléontologues pour identifier, décrire et interpréter les assemblages de fossiles, mais le stockage et la manipulation de la plus grande partie des données peuvent être confiés aux ordinateurs, de sorte que le côté lenteur et importante main-d'oeuvre associé à la paléontologie disparaîtra en partie.

La paléontologie est une science internationale. Malheureusement, chaque année, la planète compte de moins en moins de spécialistes. La communication par ordinateur entre spécialistes, et entre ces derniers et les utilisateurs potentiels à l'échelle mondiale planète optimisera à coup sûr les ressources disponibles. (O'Neill, 1994).

Dans une certaine mesure, pour communiquer avec des clients potentiels en géoscience, il faut adopter un comportement commercial traditionnel, notamment avoir un plus grand souci du client et rendre la communication des résultats et des besoins plus accessibles.( Leffingwell, 1994). La paléontologie étant multidisciplinaire de par sa nature, il est essentiel que celle-ci soit intégrée aux premières étapes de la planification des projets visant une grande variété d'objectifs.

Cet exposé est une adaptation d'un article rédigé par T.P. Poulton et J.S. Bell : Proceedings of the Oil and Gas Forum '95; dossier public 3058, p. 527-531 de la Commission géologique du Canada.

Allmon, W.D. 1993. In defense of Paleontology; Geotimes, v. 38, no. 11, p. 5.

Callomon, J.H. 1984. The measurement of Geological time; Proceedings of the Royal Institution of Great Britain, v. 56, p. 65-99.

Cope, J.C.W. 1993. High resolution biostratigraphy; in High resolution stratigraphy, (ed.) E.A. Hailwood and R.B. Kidd; Geological Society Special Publication, No. 70, p. 257-265.

The Economist, 1988. Fossils - the story-telling science; The Economist, Dec. 18, 1988 issue, p. 101-106.

Leffingwell, H.A. 1994. Reinvigorating industrial micropaleontology; American Paleontologist, v. 2, p. 1-4.

McMillan, N.J. and Duk-Rodkin, A. 1995. The Bell River System: Tertiary drainage from the eastern Cordillera to the Labrador Sea; Geological Survey of Canada, Open File 3058, p. 495-496.

Nowlan, G.S. 1993. The Ancient Biosphere; Geoscience Canada, v. 10, p. 113-122.

O'Neill, B.J. 1994. Toward a paleontological network; American Paleontologist, v. 2, p. 2,3.

Poulton, T.P. 1988. Major interregionally correlatable events in the Jurassic of western interior, arctic, and eastern offshore Canada; in Sequences, Stratigraphy, Sedimentology: Surface and Subsurface, (ed.) D.P. James and D.A. Leckie; Canadian Society of Petroleum Geologists, Memoir. 15, p. 195-206.

Sageman, B. 1992. Paleoecology - a cure for sequence syndrome?; Palaios, v. 7, no. 5, p. i, ii.

Shaw, A.B. 1964. Time in Stratigraphy; McGraw-Hill Book Company, New York, 365 p.

Shirley, K. 1993. Good ol' paleo never looked so new; American Association of Petroleum Geologists Explorer, April 1993 issue, p. 42,43,45.

Smith, P.L. 1989. Paleobiogeography and plate tectonics; Geoscience Canada, v. 15, no. 4, p. 261-279.

Williams, E.V. 1986. Palynological study of the continental shelf sediments of the Labrador Sea; Ph.D. thesis, University of British Columbia, Vancouver, British Columbia, 214 p.