Identification et caractérisations morphokarstiques des zones fossilifères en Afrique Australe

par Bastien Chadelle

Projet de thèse en Archeologie, ethnologie, prehistoire

Sous la direction de Laurent Bruxelles et de Nicolas Poirier.

Thèses en préparation à Toulouse 2 , dans le cadre de Temps, Espaces, Sociétés, Cultures (TESC) , en partenariat avec TRACES Travaux et Recherches Archéologiques sur les Cultures, les Espaces et les Sociétés (UMR 5608) (equipe de recherche) depuis le 01-09-2019 .


  • Résumé

    Cette thèse, qui s'appuie sur des travaux en cours en Afrique du Sud et au Mozambique, propose d'identifier des caractéristiques permettant de localiser des sites fossilifères potentiels, dans un contexte de karsts anciens. Il se base sur les résultats récents obtenus dans l'étude des sites fossilifères du « Cradle of Humankind », en Afrique du Sud, sur lesquels Laurent Bruxelles et son équipe travaille depuis plus de 10 ans. En effet, il apparait de plus en plus que les fossiles d'hominines de cette région et ceux d'Afrique de l'Est ont connu une évolution comparable alors qu'ils sont préservés dans deux régions distinctes, séparées de plus de 4000 km. Le seul point commun est que dans les deux cas, ils sont conservés dans des pièges géologiques : le rift en Afrique de l'Est et le karst en Afrique du Sud. Entre ces deux régions, aucun autre site n'est connu. Il est pourtant difficile d'imaginer que pendant les millions d'années qu'a duré cette évolution, l'ensemble de cette zone n'ait pas été parcourue par les hominines, comme c'est certainement le cas d'une grande partie de l'Afrique. L'objectif est donc d'identifier de nouveaux pièges fossilifères entre ces deux régions, en se concentrant notamment sur le karst, l'environnement géomorphologique le plus propice à la préservation de ces vestiges anciens. Afin de rechercher ces pièges, un aller-retour sera réalisé entre une zone bien maîtrisée, le « Cradle of Humankind » en Afrique du Sud et une zone quasi-vierge de ce type de recherche, le nord du Mozambique, véritable trait d'union entre les deux principales aires fossilifères. Pour se faire, je bénéficie d'un environnement de recherche interdisciplinaire et dynamique, travaillant des sujets novateurs, avec des techniques de pointe et dans des thématiques liées à l'origine de l'Homme. Ainsi, je suis pleinement impliqué dans les différentes approches du projet HOMME (Miti 80|Prime du CNRS, coordonné par Laurent Bruxelles), je participe à la mise en place du SIG, à l'analyse des données et à la production de cartes prédictives mais également aux prospections de terrain. J’ai pour but de réaliser la synthèse des résultats qui ouvrira des perspectives de recherche de sites dans l'ensemble de l'Afrique australe voire dans d'autres zones karstiques d'Afrique. Problématique A ce jour deux principales régions en Afrique peuvent se revendiquer comme "berceau de l'Humanité au sens strict, c'est-à-dire celles où se trouvent des sites fossilifères documentant l'apparition du genre Homo : le grand rift Est africain et les karsts d'Afrique du Sud. Le grand rift est-africain est un vaste fossé d'effondrement lié aux processus de séparations des plaques tectoniques nubienne et somalienne. Au fur et à mesure de l'affaissement du plancher du rift depuis 20 millions d'années, des sédiments terrigènes se sont accumulés sur de fortes épaisseurs. Cette pile sédimentaire constitue un enregistrement exceptionnel de l'évolution paléoenvironnementale de cette région d'Afrique de l'Est au Tertiaire et au Quaternaire. Des vestiges de faune et de flore ont été préservés au sein de ces dépôts, dont ceux d'hominines anciens (au sens de la tribu homini) : australopithèques, paranthropes et humains, couvrant la période d'apparition du genre Homo (rév. dans Antón et al., 2015). Le mécanisme de rifting a été accompagné tout au long de son histoire, par une activité volcanique liée à la décompression du manteau terrestre et donc par la production d'éléments volcaniques à partir desquels ont été réalisées des datations 40Ar/39Ar, apportant des calages temporels précis. La seconde région pouvant être considérée à ce jour comme un "berceau de l'Humanité" se situe en Afrique du Sud dans un contexte géologique et géomorphologique très différent : le karst. Ici, ce sont les grottes qui ont joué le rôle de piège sédimentaire et, selon l'ancienneté de leur formation et de leur recoupement par la surface topographique, des dépôts d'âges variables s'y sont accumulés. Néanmoins, jusqu'à très récemment, les fossiles sud-africains étaient considérés comme trop récents, du fait de datations mal contraintes par le contexte stratigraphique complexe des grottes (Pickering et al., 2011). La datation du fossile d'australopithèque Little Foot, quasi-complet et encore en connexion anatomique, a remis cette perception en cause (Bruxelles et al., 2014, Granger et al., 2015). En effet, avec une date de 3,67 Ma, ce fossile démontre, conformément à certaines données géologiques et biochronologiques, que l'Afrique australe a enregistré une histoire des hominines au moins aussi longue et complexe que celle révélée depuis plusieurs décennies dans le rift Est-Africain. Ces deux régions proposent un enregistrement parallèle mais complémentaire de ce long processus évolutif. Il apparaît donc désormais que l'Afrique du Sud pourrait être potentiellement le "berceau de l'Humanité", au même titre que l'Afrique de l'Est. Mais il serait peut-être préférable de dire l'un des berceaux de l'Humanité. Car en effet, si l'on trouve des vestiges d'Hominidés anciens en Afrique de l'Est et en Afrique du Sud, c'est surtout parce que les conditions de préservation y sont très favorables. Il est fort probable qu'il y avait à l'origine beaucoup d'autres « berceaux » voire même certainement qu'une très grande partie de l'Afrique soit le berceau. Aujourd'hui, on ne retrouverait des fossiles que dans les secteurs dont l'histoire géologique et géomorphologique se sont conjuguées pour préserver ces vestiges dans de bonnes conditions. Les recherche de nouveaux vestiges doit maintenant passer par la recherche des pièges géologiques. C'est à cette question que le programme de recherche HOMME, sur lequel s'appuie ce contrat doctoral, propose de répondre en recherchant d'autres pièges géologiques pouvant avoir préservé d'autres morceaux du "berceau de l'Humanité". Objectifs et méthodologie La région que nous proposons d'étudier a une position unique, à la croisée entre trois grands domaines géologiques, géomorphologiques et bioclimatiques : la partie la plus méridionale du rift est-africain, les grandes surfaces d'érosion qui caractérisent une grande partie de l'Afrique et la vaste plaine littorale le long de l'Océan Indien. Il s'agit du seul lieu en Afrique où les remplissages fluvio-lacustres du rift (Malawi) se situent à proximité de massifs karstiques. Il y a donc ici une possibilité d'établir des corrélations entre les cortèges fauniques et floristiques, en s'affranchissant notamment des questions de taphonomie, très différentes entre les deux domaines. La découverte de nouveaux sites fossilifères dans cette région serait une avancée majeure dans la connaissance de l'évolution humaine en faisant sauter plusieurs verrous scientifiques d'importance. Ces fossiles offriraient la possibilité de mieux comprendre la répartition des espèces d'australopithèques et des paranthropes (jusque-là exclusives à chacun des deux grands domaines) et de fournir un jalon supplémentaire concernant l'apparition du genre Homo. En outre, il n'est pas exclu que de nouvelles espèces soient présentes dans cette région et qu'elles viennent enrichir le registre des fossiles de la lignée humaine. De telles découvertes pourraient contribuer à apporter une réponse à une question cruciale et toujours en suspens concernant la monophylie ou la paraphylie dans l'évolution de ces espèces d'hominines anciens, soit en montrant leur coexistence dans cette zone intermédiaire, soit en mettant en évidence le passage d'une zone vers l'autre. En effet, le grand rift constitue un couloir naturel qui a inévitablement orienté les migrations et dont le secteur que nous proposons d'étudier se situe exactement à son débouché. Le projet de thèse comprend plusieurs objectifs complémentaires : 1 - Une caractérisation des sites sud-africains par une approche géomatique et géomorphologique. Ces observations permettront de mettre sur pied une série d'indicateurs en contexte karstique pouvant permettre l'identification de nouvelles zones fossilifères en Afrique du Sud, au-delà du « Cradle of Humankind » 2 – L'identification de zones karstiques au Mozambique et une première approche de leur évolution morphologique au cours des derniers millions d'année. Une synthèse des données géologiques et géomorphologique sera nécessaire, ainsi que l'intégration des données karstiques. 3 – La définition de zones prioritaires à explorer sur la base des critères identifiés en Afrique du sud et de l'étude préliminaire des zones karstiques du Mozambique. A partir des analyses satellitaires, des cartes prospectives seront établies. 4 – Des prospections et des reconnaissances seront menées sur le terrain afin de vérifier les cartes prédictives, de les compléter par des observations géomorphologiques in situ et de rechercher des sites fossilifères. 5 – Un retour vers les approches analytiques et modélisatrice sur la base des données géomatiques sera alors possible, enrichi des observations de terrain. Il sera alors possible d'affiner les modèles prédictifs mais également de réaliser une application prospective à d'autres aires karstiques d'Afrique australe. Elle fait l'objet d'un financement par le CNRS - Mission pour les initiatives Tranverses et Interdisciplinaires MITI 80-Prime. Je suis accueilli à l'Ecole Doctorale TESC et au sein de l'Équipe Pôle Afrique « Archéologie et histoire de l’Afrique » du Laboratoire TRACES - UMR5608. Mes directeurs de thèse sont Laurent Bruxelles et Nicolas Poirier.


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