Trouver un fossile dans une mine de charbon n’est pas une mince affaire. Les gisements de charbon, après tout, sont des marais de tourbe pétrifiés, et la tourbe est fabriquée à partir de plantes en décomposition, qui laissent leurs empreintes dans la boue et l’argile à mesure qu’elle durcit en pierre de schiste.
Mais c’était tout autre chose lorsque John Nelson et Scott Elrick, géologues de l’Illinois State Geological Survey, ont examiné les mines de charbon de Riola et Vermilion Grove dans l’est de l’Illinois. Gravée dans les plafonds des puits de mine, la plus grande forêt fossile intacte jamais vue — au moins quatre miles carrés de nature sauvage tropicale préservés il y a 307 millions d’années. C’est alors qu’un tremblement de terre a soudainement abaissé le marais de 15 à 30 pieds et que la boue et le sable se sont précipités, recouvrant tout de sédiments et tuant des arbres et d’autres plantes. « Cela a dû arriver en quelques semaines », explique Elrick. « Ce que nous voyons ici, c’est la mort d’un marais tourbeux, un moment dans le temps géologique figé par un accident de la nature. »
Pour voir cette merveille peu connue, j’ai rejoint Nelson et Elrick sur le site de Vermilion Grove, une mine en activité exploitée par Peabody Energy, basée à Saint-Louis, et fermée au public. J’ai enfilé un casque, une lampe, des gants et des bottes à bout d’acier. J’ai reçu une bouteille d’oxygène et une conférence sur la sécurité. En cas d’urgence — gaz toxique, incendie ou explosion — suivez les feux rouges pour trouver le moyen de sortir de la mine, a conseillé Mike Middlemas, responsable de la sécurité. Nous pourrions rencontrer « une épaisse fumée noire, et vous ne pourrez rien voir devant vous. »Il a dit d’utiliser la ligne de vie qui longe le plafond, une corde mince filée à travers des cônes en bois, comme des flotteurs dans une piscine.
Le filon de charbon riche en fossiles se trouve à 230 pieds sous terre, et nous y sommes montés dans un jitney diesel à faces ouvertes, semblable à un Humvee, connu sous le nom de « voyage d’homme. »Le conducteur nous a emmenés à travers quatre kilomètres de rebondissements déconcertants dans des tunnels éclairés uniquement par des balises d’évacuation et les phares du véhicule. Le trajet a duré 30 minutes et s’est terminé dans la zone 5. Les tunnels ici font 6,5 pieds de haut et environ la largeur d’une rue de banlieue à double sens.
Les tunnels étaient silencieux et, éclairés par des ampoules de faible puissance, sombres. L’air d’été humide, aspiré par le haut, était froid et collant sous terre, où les températures oscillent autour de 60 degrés Fahrenheit toute l’année. Les mineurs ont fini d’extraire le charbon ici, et les côtés du tunnel ont été pulvérisés avec de la chaux vive pour supprimer la poussière de charbon explosive. Le toit en schiste – fait des sédiments qui ont détruit la forêt il y a si longtemps — se fissure et s’écaille maintenant que le charbon en dessous a été retiré. Le treillis métallique couvre le plafond pour empêcher les gros morceaux de tomber dans les routes ou de frapper les mineurs.
Nelson s’est frayé un chemin le long du tunnel, contournant des tas de pierres brisées et des morceaux de charbon tombés comme des dés noirs sur le sol poussiéreux. Il s’arrêta et regarda vers le haut. Là, brillant dans la lueur de la lumière de son casque, se trouve la forêt — une émeute de troncs d’arbres entrelacés, de feuilles, de frondes de fougères et de brindilles silhouettées en noir sur gris sur la surface de schiste moite du toit du tunnel. « J’avais déjà vu des fossiles, mais rien de tel », dit-il.
Nelson, qui est maintenant à la retraite, a visité pour la première fois le site de Riola-Vermilion Grove lors d’une inspection de routine peu de temps après l’ouverture de la mine en 1998. Il a repéré des fossiles mais n’y a pas prêté beaucoup d’attention. Il a vu plus de fossiles lorsqu’il a inspecté différents tunnels l’année suivante, et encore plus l’année suivante. Elrick l’a rejoint en 2005, et à ce moment-là, les fossiles se sont ajoutés à « trop », dit Elrick. » Il se passait quelque chose d’étrange. »
Nelson a fait appel à deux paléobotanistes, William DiMichele, du Musée national d’histoire naturelle du Smithsonian, et Howard Falcon-Lang, de l’Université britannique de Bristol, pour visiter le site. Falcon-Lang le décrit comme « une découverte spectaculaire » car toute la forêt — pas seulement des arbres ou des plantes individuels — est intacte au plafond. La plupart des anciennes forêts de tourbe meurent progressivement, ne laissant que des preuves inégales de ce qui y poussait. Parce que celui-ci a été enterré tout à la fois, presque tout ce qui était là est toujours là. « Nous pouvons regarder les arbres et la végétation environnante et essayer de comprendre toute la forêt », explique DiMichele.
Les seigneurs de cette jungle étaient les lycopsidés: des plantes écailleuses avec des troncs atteignant 6 pieds de circonférence qui poussaient jusqu’à 120 pieds de hauteur et portaient des cônes producteurs de spores. Ils ressemblaient à des lances d’asperges géantes. Dans la lumière pâle du tunnel, des traces fossiles de lycopside de 30 pieds brillent dans le toit en schiste comme des peaux d’alligator.
À côté des lycopsides se trouvent des calamites – cousins de 30 pieds de haut de la prêle moderne — et d’anciens conifères de la taille d’une mangrove connus sous le nom de cordaites. Les fougères à graines (qui ne sont pas liées aux fougères modernes) ont atteint une hauteur de 25 pieds. Les fougères arborescentes poussaient de 30 pieds, avec des couronnes de grandes frondes plumeuses.
Peu de fossiles d’animaux ont été trouvés dans la mine — les produits chimiques présents dans l’eau de l’ancien marais ont peut—être dissous des coquilles et des os – mais d’autres sites datant d’il y a plus de 300 millions d’années, une période connue sous le nom de Carbonifère, ont livré des fossiles de mille-pattes, d’araignées, de cafards et d’amphibiens. Des libellules monstres d’une envergure de 2,5 pieds dominaient le ciel. (Il faudrait encore 70 millions d’années avant les premiers dinosaures.)
Et puis le tremblement de terre a frappé, et cette forêt tropicale marécageuse a disparu.
L’une des raisons pour lesquelles le site est si précieux pour les scientifiques est qu’il ouvre une fenêtre sur le monde naturel juste avant une période de grands changements, et déroutants. Pendant plusieurs centaines de milliers d’années après l’ensevelissement de cette forêt tropicale, les fougères arborescentes, les lycopsidés et d’autres plantes se sont affrontés pour la domination — « une sorte de chaos végétatif », explique DiMichele. Pour une raison inconnue, les fougères arborescentes ont prévalu, dit-il, et ont finalement envahi les forêts tropicales humides du monde.Les deux tiers des espèces trouvées dans le bosquet de Riola-Vermilion disparaîtraient. Les puissants lycopsides ont pratiquement disparu.
Les chercheurs proposent plusieurs raisons possibles de la grande métamorphose des communautés végétales il y a environ 306 millions d’années: changements précipités des températures mondiales; assèchement sous les tropiques; ou, peut-être, bouleversement tectonique qui a érodé des gisements de charbon encore plus anciens, exposant du carbone qui s’est ensuite transformé en dioxyde de carbone. Quelle que soit la raison, l’atmosphère terrestre a soudainement acquis beaucoup plus de dioxyde de carbone. Déterminer la relation entre ce changement atmosphérique ancien et les changements dans la végétation pourrait offrir des indices sur la façon dont l’écosystème d’aujourd’hui réagira à l’augmentation du dioxyde de carbone causée par la combustion de combustibles fossiles.
L’équipe de Riola-Vermilion Grove, dit DiMichele, utilise la forêt fossile comme point de référence. Les chercheurs analysent la composition chimique des dépôts de charbon antérieurs et ultérieurs pour mesurer le dioxyde de carbone ancien, la température, les précipitations et d’autres variables. Jusqu’à présent, l’augmentation du dioxyde de carbone semble être assez régulière avec le temps, mais le changement de végétation est plus saccadé.
En comparant les fossiles d’avant il y a 306 millions d’années et d’après, « vous avez un changement de régime total sans trop d’avertissement », explique DiMichele. » Nous devons regarder de plus près le passé « , ajoute-t-il. « Et c’est notre première occasion de tout voir. »
Guy Gugliotta a écrit sur les guépards et les migrations humaines pour le Smithsonian.
