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Microfacies carbonates et micropaléontologie

Dossier - Paléontologie évolutive
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Compte rendu de travaux pratiques.

  
DossiersPaléontologie évolutive
 

Les faciès carbonatés sont composés d'au moins 50% de CaCO3 qui peut être sous plusieurs formes : la calcite et la dolomite. La calcite peut en plus être sparitique ou micritique. La micrite ne polarise pas puisque les grains ont une taille inférieure à 4 µm (tâches grises et noires).

Microfossiles marins de benthic foraminifera Bolivina dilatata.© Hannes Grobe/AWI - CC BY 3.0

La sparite peut être sous forme rhomboédrique (avec des clivages à 120° en section basale), en mosaïque (agrégats de cristaux transparents les uns dans les autres) ou fibreuse. Elle est en lumière polarisée analysée de couleur blanche d'ordre supérieur. La sparite fibreuse est caractérisée par la pseudo croix noire de la calcite. La sparite en mosaïque est le plus souvent issu d'une recristallisation diagénétique.

Nous allons étudier dans un premier temps les textures et structures des microfaciès carbonaté et dans un deuxième temps les microfossiles que l'on peut y rencontrer.

1. Analyse texturale des faciès carbonatés

Nous pouvons noter les grandes structures du calcaire selon sa composition texturale de la roche carbonatée. Les différentes textures sont les suivantes selon la classification de FolK :

  • Intraclaste : fragments de sédiments carbonatés pénécontemporain du sédiment qui le contient et remanié sur place ou à faible distance (vase remaniée par des courants). Les intraclastes sont des galets de micrite dans le faciès. Il n'y a pas de structure interne et les formes sont quelconques.
  • Pellet (ou pelote en français) : boulette de diamètre inférieure à 0,2 mm (le plus souvent entre 0,04 et 0,1 mm), de calcaire cryptocristallin souvent riche en matière organique, car en grande partie d'origine fécale, sans aucune structure interne visible, et pouvant constituer l'essentiel de certains calcaires. Si le diamètre dépasse 2 mm, on passe dans le domaine des intraclastes.
  • Olithes : petites sphères de diamètre de 0,5 à 2 mm en moyenne, dont le centre est un débris et dont l'enveloppe est formée de minces couches donnant une structure concentrique à laquelle peut se superposer une structure radiaire affectant toutes les enveloppes, ou quelques-unes seulement. Les oolithes sont le plus souvent calcaires. Si le diamètre est supérieure à 2 mm , on l'appellera pisolite (ou pisolithe).
  • Bioclastes : tout élément fossile entier ou le plus souvent en fragment, d'origine animale ou végétale, ayant été transporté ou non. Le terme s'applique essentiellement aux débris fossiles à test carbonaté, et implique en général que les fossiles sont pénécontemporains du sédiment dans lequel il se trouvent. N'en font pas partie les organismes dont les tests groupés en position de vie donnent des calcaires construits. Nous avons des exemples d'Echinodermes fixés en milieu calme ou autre fossiles de Trilobites, Céphalopodes...
    Toutes ces textures sont fonction du milieu de dépôt, de la faune et de la flore présentes au moment du dépôt et de l'agitation du milieu.

2. Analyse structurale des faciès carbonatés

Les éléments vu précédemment sont agencés entre eux et avec la matrice d'une certaines manières définies par la classification de Dunham :

  • Composants organiques liés entre eux durant le dépôt : boundstone. (calcaires construits)
  • Composants organiques non liés entre durant le dépôt :

    • en présence de particules fines :
    • si les grains sont jointifs : packstone
    • si les grains sont non jointifs : wackestone pour moins de 20% de boue et mudstone pour plus de 20% de boue.

De plus, nous pouvons relier les structures de cette classification au milieu de dépôt. En effet, un faciès grainstone correspond à un milieu bien lavé avec une énergie moyenne à forte (estran, plage). Le ciment dans ce cas est en général de la sparite. Par ailleurs, un faciès packstone aura un ciment micritique et le milieu de dépôt sera calme. Un faciès wackstone correspond à un milieu encore plus calme (structure flottante et ciment micritique). Le faciès mundstone est issu d'un milieu encore plus calme puisque les boues (particules très fines) sont en pourcentage supérieur au faciès wackstone, on parlera ici de décantation d'un bassin.

3. Les microfossiles rencontrés dans ces faciès

Alvéolines : Foraminifères miliolidés à structure complexe, dont la taille, en moyenne de quelques mm, peut parfois atteindre 10 cm. Leur squelette, de nature calcaire, est constitué par une lame formant une spirale divisée en loges par des cloisons primaires méridiennes, elles-mêmes subdivisées en logettes par des cloisons secondaires. A la différence des fusulines, leur test ne comporte qu'une couche. Ce sont des organismes de mer chaude et peu profondes.

Fusulines : Foraminifères pluriloculaires, fusiformes ou sphériques, de taille allant de 1 à 70 mm, composés d'une lame calcaire enroulée en spirale, divisée en loges par des cloisons méridiennes, lesquelles sont parfois elles-mêmes recoupées en logettes par des cloisons transverses. La muraille comporte deux couches, parfois revêtues de dépôts secondaires. La couche externe est mince et sombre ; la couche interne est plus épaisse, parfois claire et perforée, parfois caractérisée par des poutrelles perpendiculaires à la surface du test. Cette structure en couche les différencie des Alvéolines tertiaires, qui ont une forme extérieure assez analogue. Ce sont des organismes marins de zones peu profondes et chaudes. Leur teinte en lame mince est gris claire et elles sont formées de sparite. Les cloisons sont en désordre (cloisons inégales) et le test est microgranulaire.

Milioles : Foraminifères pluriloculaires dont les loges, au moins les dernières, s'arrangent typiquement selon une symétrie axiale d'ordre 2, 3 ou 5. Ce sont des formes marines surtout d'eaux peu profondes et chaudes, mais on les trouvent dans des eaux relativement froides ou profondes (leur test est presque uniquement siliceux). Elle s'accommodent aussi de milieux à faible salinité.

Nummulites : Foraminifère pluriloculaire à test discoïdal enroulé en spirale et divisé par des cloisons. Les nummulites ont une taille moyenne de 5 à 10 mm, mais peuvent atteindre 10 cm. Leur structure interne est facilement observable en les chauffant fortement puis en les jetant dans l'eau froide, car elles se fendent généralement selon leur plan équatorial. Leur coquille est involute divisée par des cloisons renforcées par des piliers. Elles forment l'essentiel de certaines roches. Les espaces situés entre les cloisons en lame mince sont en général remplis de micrite.

Une analyse texturale et structurale d'un faciès nous renseigne sur le paleoenvironnement de celui-ci : milieu dans lequel vivaient les êtres vivants fossilisés. Mais il ne faut pas oublier que toutes les traces de la vie dans un environnement ne passent pas à l'état de fossile, le passage de la thanatocénose à la thaphocénose est sélectif.

Nous avons donc étudié, à travers ces exemples, l'évolution de nombreuses espèces, tant vertébrées qu'invertébrées, dans des milieux différents et à des échelles diverses. C'est par l'intermédiaire d'innovations biologique que les êtres vivants au cours de l'histoire de la Terre ont pu coloniser les différents milieux (océans, terres, air). Les hommes, par l'acquisition de la bipédie ont pu coloniser tous les continents alors que les reptiles ont pu s'adapter à tous ces milieux. L'étude des macrofossiles nous a présenté deux types d'évolution : complexifiante et simplifiante, elle est en plus graduelle ou quantique. La dernière partie de ce rapport nous a montré qu'à partir de la micropaléontologie et de l'étude des microfaciès, nous pouvons reconstituer un paléoenvironnement dans lequel se sont fait les dépôts.

Nous avons vu que les espèces actuelles avaient traversé de nombreuses crises et que celles-ci ont sélectionné les espèces les mieux adaptées aux nouvelles conditions de vie. Dans cette perspective, nous pouvons nous interroger sur la suite de l'évolution des espèces. En effet, l'homme modifiant les conditions climatiques de la Terre, qu'elles sont les espèces qui vont pouvoir s'adapter à celles-ci ? Et l'homme en fera-t-il parti ?

Sources

  • Cours de paléontologie descriptive, Loïc Segalen
  • Cours de paléontologie évolutive, Jacques Farbre
  • Dictionnaire de géologie, Foucault et Raoult, Ed. Dunod
  • Principe de paléontologie, Babin, Ed. Armand Colin
  • Paléontologie des invertébrés, Enay, Ed. Dunod
  • Les microfossiles, Enay, Ed. Dunod
  • Les fossiles témoins de l'évolution, Ed. Pour la sci