Comment des pas de dinosaures se sont-ils retrouvés au plafond ?

Sous un surplomb de grès à Tsikoane, au Lesotho, des formes à trois doigts sortent de la roche. Elles sont au-dessus de la tête, en relief. Un dinosaure aurait-il marché sur un plafond ? La réponse est non. On voit le moulage naturel d’un sol foulé, conservé sous la couche venue le recouvrir.

Cette inversion est plus qu’une curiosité. Elle permet de lire, dans quelques centimètres de sédiments, une suite d’événements du Jurassique inférieur : un animal pose le pied sur un substrat, le déforme, une nouvelle matière remplit le creux, les couches deviennent roche, puis l’érosion enlève la partie inférieure et expose la face du remplissage. Le plafond actuel était autrefois le dessous d’un banc supérieur.

Un site connu, puis presque perdu de vue

Le site de Tsikoane se trouve dans le district de Leribe, directement au-dessus de l’église anglicane locale, dans la partie basse de la formation de Clarens. Il est découvert par le missionnaire et naturaliste Paul Dieterlen au début du XXe siècle, puis décrit en 1908 par S. S. Dornan. Celui-ci rapporte des dizaines d’empreintes, certaines en relief sous un surplomb, d’autres en creux sur un bloc tombé.

Les frères Ellenberger mentionnent ensuite le lieu et des moulages entrent dans une collection aujourd’hui conservée à Montpellier. Mais l’accès difficile aux falaises et l’absence d’étude détaillée laissent Tsikoane en marge pendant près de cent ans. Même le grand bloc de Dornan n’est plus clairement localisé.

En 2020, Miengah Abrahams, Emese Bordy et Fabien Knoll publient une réévaluation complète. Ils retrouvent un bloc correspondant étroitement à la description de 1908 et documentent au moins trois anciennes surfaces portant des traces sur 250 mètres. Leur étude ne révèle donc pas un site inconnu des habitants ou des chercheurs ; elle rassemble sa géologie, retrouve un élément majeur et révise l’interprétation des pistes.

Une empreinte est un volume, pas un dessin

On imagine souvent une trace fossile comme une marque plate. En réalité, le pied enfonce et déplace un matériau en trois dimensions. À la surface se trouve l’empreinte véritable, le creux directement touché par l’animal. En dessous, la pression peut plier ou tasser plusieurs couches sans contact avec le pied : ce sont des sous-empreintes, ou undertracks.

Si un sédiment ultérieur comble le creux et se consolide, il forme un moulage naturel. Sa face inférieure reproduit en relief la forme de l’empreinte. Une comparaison domestique aide : presser un doigt dans de l’argile, verser du plâtre dans le creux, puis retirer l’argile. Le plâtre porte un relief positif. À Tsikoane, le « plâtre » est un sable devenu grès, et l’opération a pris des millions d’années.

Les paléontologues emploient aussi les termes d’épirelief et d’hyporelief pour préciser sur quelle face d’un banc la structure apparaît et si elle est positive ou négative. Ces mots décrivent la position observée ; ils ne suffisent pas, à eux seuls, à dire quel pied a touché quelle couche. Il faut suivre la géométrie des lits, les déformations et les différences de matière.

L’article de 2020 insiste sur cette épaisseur. À Tsikoane, des structures en U visibles dans une coupe verticale traversent et courbent les fines laminations. Leur partie supérieure contient un grès massif plus clair interprété comme le remplissage naturel. On peut ainsi voir dans une même paroi la trace vraie, les couches déformées dessous et le matériau qui a rempli le creux.

Le film géologique en cinq temps

Premier temps : une surface humide existe à l’air libre. Les dépôts de Tsikoane sont associés à des grès laminés horizontalement et à des mudstones verdâtres desséchés. Les auteurs interprètent certains niveaux comme ceux d’un milieu lacustre éphémère, avec des alternances d’humidification, d’exposition et de dépôt.

Deuxième temps : un animal traverse la surface. Ses doigts impriment le sol et sa masse déforme les couches sous-jacentes. La fidélité de la trace dépend de la teneur en eau, de la cohésion du sédiment, de la vitesse et de l’anatomie du pied. Trop liquide, le bord s’effondre ; trop sec, il enregistre peu de détails.

Troisième temps : un nouveau dépôt recouvre la piste. Le creux reçoit une matière différente ou plus tardive. Pour préserver jusqu’aux marques de griffes et de coussinets observées sur certains moulages du plafond, il faut que la surface porteuse ait été assez ferme pour garder ces détails et que le remplissage les ait épousés avant leur destruction.

Quatrième temps : enfouissement et cimentation transforment les dépôts en roche. La surface foulée devient une interface entre bancs. Il n’y a encore aucun plafond : seulement une succession horizontale où le négatif et son remplissage sont enfermés.

Cinquième temps : soulèvement, fracture et érosion dégagent les couches. Le matériau plus tendre situé sous le banc supérieur disparaît localement. Le dessous du banc résistant devient le toit d’un surplomb. Le remplissage, resté attaché à ce banc, apparaît en relief. L’orientation semble impossible seulement si l’on confond l’espace où marchait l’animal avec l’espace ouvert bien plus tard par l’érosion.

Pourquoi toutes les traces ne se ressemblent pas

L’équipe a documenté 47 traces tridactyles sur le terrain, auxquelles elle ajoute trois moulages historiques de la collection Ellenberger et un moulage trouvé hors de sa position originelle. Les traces du plafond, les empreintes du bloc et les coupes ne montrent pas les mêmes détails parce qu’elles exposent différentes parties du même phénomène.

Les moulages naturels du surplomb présentent souvent une grande fidélité anatomique : extrémités des doigts, coussinets et parfois griffes. Les empreintes vraies peu profondes du bloc tombé conservent moins régulièrement ces détails ; certaines sont partiellement masquées par leur remplissage. Les structures vues en coupe n’offrent guère d’anatomie, mais montrent la profondeur de la déformation et l’humidité probable du substrat.

Cette diversité interdit de compter naïvement chaque relief comme un animal ou chaque forme comme une espèce. Une trace peut être isolée ; un même passage peut produire une empreinte vraie, plusieurs déformations sous-jacentes et un moulage. L’érosion peut tronquer les doigts, élargir un contour ou séparer ce qui appartenait à une piste.

Sur le bloc retrouvé, au moins cinquante traces sont visibles selon la concordance avec le récit ancien ; la plus grande mesure environ 41 centimètres. Deux pistes sont reconnues, majoritairement orientées suivant l’axe est-ouest actuel, avec des croisements. Sous les surplombs, aucune orientation préférentielle claire n’apparaît. « Ils allaient tous vers l’est » serait donc une généralisation abusive.

Des formes, pas des noms d’animaux

Les traces à trois doigts évoquent des dinosaures théropodes bipèdes. Les travaux anciens avaient rapproché Tsikoane d’un seul ichnogenre, Kainotrisauropus morijiensis, ensuite mis en synonymie avec Grallator. La réévaluation distingue cinq morphotypes présentant des ressemblances avec Grallator, Eubrontes et Kayentapus.

Un ichnogenre classe des traces, pas des squelettes. Deux espèces anatomiques peuvent laisser des empreintes proches ; un même animal peut produire des formes différentes selon le sol et l’allure. Écrire que cinq morphotypes prouvent exactement cinq espèces connues serait aller plus loin que les données. Les auteurs les considèrent comme représentant au moins autant de types de producteurs possibles, et concluent surtout à une diversité de théropodes plus grande que celle suggérée par les seuls os régionaux.

La contradiction apparente est instructive. Dans le haut du groupe de Stormberg, le registre squelettique est dominé par des herbivores et ne livre que peu de taxons de théropodes, tandis que les sites à traces comportent beaucoup de pas attribués à des carnivores. Les os et les empreintes n’échantillonnent pas les mêmes conditions. Un squelette exige mort, enfouissement et conservation ; une piste enregistre un passage dans un milieu favorable.

Les empreintes renseignent donc la présence et le mouvement, pas directement le régime alimentaire, la couleur ou l’identité précise du marcheur. Les griffes et la géométrie tridactyle soutiennent l’attribution à des théropodes ; elles ne donnent pas le portrait de l’animal.

Le Lesotho au Jurassique inférieur

Tsikoane appartient à la formation de Clarens, dans le supergroupe du Karoo. Les niveaux étudiés sont datés du Sinémurien-Pliensbachien, au Jurassique inférieur, soit approximativement entre 199 et 183 millions d’années selon les limites chronostratigraphiques actuelles. Donner une date unique au pas serait trompeur : l’étude situe une formation et ses niveaux, elle ne date pas chaque empreinte à l’année près.

Le paysage n’était pas celui des hauts plateaux actuels. Les couches de Clarens enregistrent des environnements complexes où des dépôts sableux, des zones humides temporaires et des phases plus sèches se succèdent. À Tsikoane, les surfaces boueuses verdâtres, les fentes de dessiccation et les dépôts laminés racontent des plans d’eau peu profonds ou des marges humides périodiquement exposées.

C’est justement l’alternance qui sauve les traces : il faut une surface assez humide pour être imprimée, puis assez stable pour ne pas être immédiatement détruite, enfin rapidement recouverte. La fossilisation n’est pas une photographie instantanée. C’est une chaîne de circonstances où chaque étape peut effacer la précédente.

Au-dessus de la formation de Clarens se trouvent les basaltes continentaux du Drakensberg, liés aux grands épisodes volcaniques du Karoo. Ils appartiennent à l’histoire géologique régionale ultérieure. Les empreintes de Tsikoane précèdent cet immense empilement volcanique ; les confondre avec une coulée solidifiée ferait perdre la nature sédimentaire de leur support.

Ce que le plafond permet de comprendre

La vue la plus spectaculaire — les pas au-dessus de la tête — est aussi une leçon de méthode. Elle oblige à reconstruire l’orientation des couches plutôt qu’à faire confiance à l’apparence présente. Elle rappelle qu’un fossile de trace est le produit conjoint d’un organisme, d’un substrat, d’un recouvrement et d’une érosion.

Le site réunit empreintes en creux, remplissages en relief, sous-empreintes et coupes verticales. Les auteurs présentent les traces en coupe comme les premières de ce type documentées dans la formation de Clarens et, dans cette configuration, en Afrique australe.

Mais l’accessibilité qui rend la lecture possible crée aussi une fragilité. Les falaises et les surplombs s’érodent ; des blocs tombent ; un moulage hors contexte perd une partie de son information. Le relevé photogrammétrique, les mesures et les modèles numériques déposés avec l’étude conservent une géométrie de référence. Ils ne remplacent pas le lieu ni la protection de ses surfaces.

Les dinosaures n’ont donc jamais défié la gravité. C’est le paysage qui a retourné notre point de vue : le sol a été comblé, enfoui, cimenté, soulevé et découpé. Ce que nous appelons plafond est la moitié survivante d’une ancienne interface. Lever les yeux revient à regarder par-dessous un matin du Jurassique.

Petit lexique

  • Ichnite : trace fossile produite par l’activité d’un organisme, ici une empreinte de pied.
  • Empreinte vraie : creux formé sur la surface directement touchée par le pied.
  • Moulage naturel : sédiment qui remplit une empreinte et en conserve la forme positive après consolidation.
  • Sous-empreinte : déformation d’une couche située sous la surface foulée, sans contact direct avec le pied.
  • Tridactyle : qui montre trois doigts principaux.
  • Ichnogenre : catégorie utilisée pour classer des traces fossiles selon leur forme, distincte d’un genre zoologique fondé sur le squelette.
  • Paléosurface : ancienne surface de sol ou de dépôt conservée dans les roches.

Sources