Mots clés : fossile, oursin, figure de courant, paléo-environnement

Cinq oursins fossiles racontent leur histoire

Pierre Thomas

Laboratoire de Sciences de la Terre / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

27/04/2009

Résumé

Reconstitution paléo-environnementale à partir d'une plaque d'oursins fossiles.


Figure 1. Dalle de grès avec fossiles d'oursins et figures de courant

Dalle de grès avec fossiles d'oursins et figures de courant

Parfois, dans une collection géologique (celle de l'ENS Lyon en l'occurrence), on trouve un échantillon paléontologique sans numéro ni étiquette ; on n'en connaît ni le nom ni la provenance. On est donc obligé de « le faire parler » pour qu'il nous raconte son histoire. Comme cela fait deux semaines que Planet-Terre parle d'oursins fossiles, nous allons essayer d'extraire le maximum d'informations d'un échantillon comprenant cinq fossiles d'oursins. On pourrait essayer de reconnaître les oursins, pour en trouver nom d'espèce et époque de vie. Il « suffirait » peut-être dans ce cas d'être un bon paléontologue spécialiste des échinodermes, encore qu'avec ces échantillons incomplets, la reconnaissance ne soit peut-être pas facile. Ce n'est pas ce que nous allons faire. Ce que nous allons faire, c'est essayer de retrouver l'histoire de l'échantillon proprement dit, sans s'occuper de son âge (vraisemblablement Crétacé supérieur).

Il faut tout d'abord examiner de près ces oursins fossiles (ou ce qu'il en reste) pour essayer de trouver quelles sont les parties du test qui restent dans l'échantillon.

Figure 2. Dalle de grès avec fossiles d'oursins et figures de courant, détail

Dalle de grès avec fossiles d'oursins et figures de courant, détail

Détail de la partie "droite" (par rapport au cliché précédent) de la dalle.


Figure 3. Gros plan sur l'oursin central de la dalle de grès

Gros plan sur l'oursin central de la dalle de grès

On voit très bien quatre des cinq zones ambulacraires (ou radius).


Figure 4. Très gros plan sur l'oursin central de la dalle de grès

Très gros plan sur l'oursin central de la dalle de grès

On voit très bien quatre des cinq zones ambulacraires (ou radius). Au niveau de l'intersection, on voit un renflement central.


Figure 5. Gros plan sur l'oursin "de gauche" de la dalle de grès

Gros plan sur l'oursin "de gauche" de la dalle de grès

Figure 6. Gros plan sur l'oursin "en haut à droite" de la dalle de grès

Gros plan sur l'oursin "en haut à droite" de la dalle de grès

Le « trou » situé tout en haut de l'animal tel qu'il est disposé sur la photo, voisinant avec des « baguettes » et étant situé en zone inter-ambulacraire correspondrait peut-être à la bouche. Les « baguettes » seraient des restes de la lanterne d'Aristote.


Plusieurs éléments sont frappants quand on observe ces oursins fossiles. Ce que l'on voit dans les cinq cas, ce sont des cupules concaves. On voit donc la paroi interne du test, et non pas l'extérieur comme c'est classique. On note aussi que dans les cinq cas, il s'agit d'oursins irréguliers, la symétrie d'ordre 5 étant légèrement « dégradée » : les cinq zones ambulacraires ne se croisent pas exactement au centre de la structure, et les angles séparant ces cinq zones ambulacraires ne sont pas parfaitement égaux. Un des échantillons semble montrer un orifice (bouche possible) latéral et non sommital ou basal. Dans le cas d'oursins irréguliers, les « plaques ambulacraires » perforées sont souvent situées sur la face supérieure (« dorsale ») de l'animal. Dans les cinq cas, on voit donc la face interne de la partie supérieure de l'animal.

Comparons ce qu'il reste de ces oursins fossiles avec des tests d'oursins actuels.

Figure 7. Face (externe) « supérieure » d'un oursin actuel (Hemipatagus sp.)

Face (externe) « supérieure » d'un oursin actuel (Hemipatagus sp.)

Figure 8. Gros plan sur l'Hemipatagus sp.de la figure précédente « retourné »

Gros plan sur l'Hemipatagus sp.de la figure précédente « retourné »

La face » inférieure » ( ventrale) est maintenant au 1er plan, vers l'observateur. Une partie de cette face « ventrale » ayant été enlevée, on voit à travers l'échancrure la face interne du coté » supérieur » de l'oursin (partie jaunâtre).


Figure 9. Juxtaposition entre le coté interne de la face supérieur d'un oursin actuel et du reste visible d'un de nos cinq oursin

Juxtaposition entre le coté interne de la face supérieur d'un oursin actuel et du reste visible d'un de nos cinq oursin

Dans les 2 cas, il semble que l' on voit la même partie du test, avec la même orientation.


L'examen des cinq oursins fossiles suggère donc qu'on voit la face interne de la partie  « supérieure » de l'animal. Sur la dalle telle qu'elle est positionnée sur la figure 1, cette face interne « supérieure » se trouve « en bas », le reste de l'animal ayant disparu. La dalle aurait donc été retournée.

Si l'on s'occupe des figures de courant, on s'aperçoit que ces dernières sont des bosses en relief, allongées. Or les figures de courants sont en général des sillons, des creux allongés, et non des bosses. Il semble donc que l'on ne voit pas la surface supérieure d'un banc (qui présenterait des sillons), mais une contre-empreinte (un moulage naturel) de la face supérieure d'un banc présentant des figures de courant.

Figure 10. Détail des figures de courant visibles sur la dalle de grès

Détail des figures de courant visibles sur la dalle de grès

Les figures de courant sont ici en saillie, sous forme de bosses allongées. Il s'agit très vraisemblablement d'une contre-empreinte (un moulage naturel) de figure de courant « en creux ». Dans le cas de cette dalle, le courant allait "de gauche à droite".


Figure 11. Figures de courant actuelles sur un banc de sable

Figures de courant actuelles sur un banc de sable

Les figures dominantes sont des sillons, et non pas des bosses allongées.


Figure 12. Gros plan sur la tranche de la dalle de grès "à oursins"

Gros plan sur la tranche de la dalle de grès "à oursins"

La dalle est en fait une dalle très mince, entièrement constituée de grès (sable consolidé). Les irrégularités que l'on voit sur la face du bas correspondent à la contre-empreinte de la couche inférieure (maintenant absente).


Que ce soit en examinant les fossiles ou les figures sédimentaires, on peut déduire que notre dalle est « à l'envers », et qu'elle contient le « haut » de cinq oursins.

Figure 13. Schéma de l'échantillon de grès dans sa position « normale »

Schéma de l'échantillon de grès dans sa position « normale »

La position « normale » est inversée par rapport à la figure 1. La majeure partie des corps des oursins (pointillés) a dû rester attachée dans la strate immédiatement sous-jacente et maintenant disparue.


Maintenant que l'on a examiné les fossiles et la strate les contenant, on peut étudier le mode de vie des oursins irréguliers actuels.

Il y a deux grands modes de vie des oursins.

(1) Des oursins qui se « promènent » sur le fond de la mer, avec de grands piquants et qui sont très souvent des oursins réguliers.

(2) Des oursins qui vivent enfouis (de quelques centimètres) dans les sables sous-marins ; ces oursins n'ont que de petits piquants et sont en général irréguliers. Selon les espèces, l'anus qui se situe au croisements des zones ambulacraires peut avoir plus ou moins migré vers l'arrière. Un (des) pied ambulacraire spécialisé dans la respiration se trouve alors au « sommet » de l'animal.

Figure 14. L'oursin des sables, Echinocardium cordatum

L'oursin des sables, Echinocardium cordatum

L'oursin des sables, oursin fouisseur irrégulier, vit dans le sable des plages françaises. Il est ici partiellement dégagé par une tranchée creusée à la bêche dans une plage dégagée à marée basse. Noter les piquant très modifiés. L'animal vit dans une loge qui communique avec l'extérieur par une cheminée où s'engage le pied à fonction respiratoire.


Figure 15. Schéma (très approximatif) en coupe du lieu et du mode de vie des oursins irréguliers fouisseurs, vivant enfouis dans le sable à quelques centimètres de profondeur

Schéma (très approximatif) en coupe du lieu et du mode de vie des oursins irréguliers fouisseurs, vivant enfouis dans le sable à quelques centimètres de profondeur

La perturbation des couches due à l'enfouissement et à la progression de l'oursin n'a pas été figurée ici.


On peut maintenant juxtaposer toutes ces déductions et informations, appliquer le principe de l'actualisme, et proposer l'histoire de notre échantillon, histoire résumée à la figure suivante.

Figure 16. Proposition de l'histoire (résumée) de la dalle de grès à oursins fossiles

Proposition de l'histoire (résumée) de la dalle de grès à oursins fossiles

1. Un oursin vivait tranquillement enfoui dans un sable marin.

2. Un courant violent érode ce sable (en y dessinant des figures de courant) et dégage le haut des oursins. Cet épisode a sans doute eu lieu après la mort des oursins, ou les a tué. En effet, si les oursin avaient été encore vivants après cet épisode, il se seraient enfoncés et/ou déplacés, ce qui aurait perturbé les figures de courant à leur voisinage immédiat, perturbation qui ne se voient pas (sauf peut-être pour les deux oursins de gauche).

3. 4. Les oursins à moitié dégagés et la surface présentant les figures de courant se font recouvrir de sable. La strate correspondant à l'échantillon est marquée d'une flèche (à gauche).

5. Notre strate « fléchée » et ses oursins font maintenant partie d'une série sédimentaire.

6. Un géologue échantillonne et prélève cette dalle fléchée et ses fossiles d'oursins.

7. Ce géologue dispose la dalle dans la salle de collection de l'ENS Lyon. À des fins esthético-pédagogiques, il retourne cette dalle pour que sa belle face soit tournée vers le haut et attire le regard des étudiants.


Mots clés : fossile, oursin, figure de courant, paléo-environnement