Mots clés : stromatolithe, phrygane, fossile, stromatolite

Les calcaires à phryganes de l'Oligo-miocène de Limagne, Allier et Puy de Dôme

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

02/05/2016

Résumé

Un regroupement extraordinaire où des larves d'insectes s'associent à des gastéropodes et à des cyanobactéries, et forment une roche.


Figure 1. Poupées gigognes de fossiles : une larve de phrygane (insecte de la famille des trichoptères) a constitué son fourreau (également appelé indusie) avec des coquilles d'hydrobies (gastéropode)

Poupées gigognes de fossiles : une larve de phrygane (insecte de la famille des trichoptères) a constitué son fourreau (également appelé indusie) avec des coquilles d'hydrobies (gastéropode)

Des milliers de fourreaux faits avec des millions d'hydrobies se sont accumulés et ont été cimentés par du calcaire indirectement fabriqué par des bactéries (sans doute des cyanobactéries) et forment une boule stromatolithique dont la morphologie externe est tout à fait classique.


Nous avons vu il y a 3 et 4 semaines un festival de stromatolithes auvergnats datant de l'Oligocène terminal / Miocène basal (cf. L'Auvergne, un musée des stromatolithes et Les stromatolithes de Chadrat (commune de Saint Saturnin, Puy de Dôme) : un musée de la structure interne des stromatolithes . Grâce à des fossiles d'hydrobies (gastéropode), de roseau et même de palmier, nous pouvons reconstituer la paléogéographie du lac de Limagne, sa profondeur (très faible), le climat de l'Oligo-miocène (chaud et humide)... La semaine dernière, nous avons vu d'exceptionnels fossiles d'arthropodes crétacés du Liban (langouste, crevette, crabe…) (cf. Les crustacés fossiles du Crétacé supérieur (Cénomanien, 100 Ma) du Liban . Les arthropodes fossiles sont fréquents (les plus fréquents sont les trilobites, au moins au Paléozoïque), mais sont rarement des "constructeurs" de roches. Il existe beaucoup de roches dont la majorité de la masse est faite de tests de coraux, de foraminifères, de coquille de mollusques… Il en existe bien peu (à l'exception notable des calcaires à ostracodes) où des restes d'arthropodes forment le gros de la masse de couches entières. Les calcaires à phryganes constituent un autre exemple, très rare, de roches directement "construites" par des arthropodes, et plus précisément par des larves d'insectes.

Les trichoptères sont une famille d'insecte à larve aquatique et à imago (adulte) aérien. Les larves vivent dans les lacs et les ruisseaux ; elles sont souvent appelées « ver d'eau » et s'entourent d'un fourreau fait de graviers, de grains de sable, de petites brindilles de bois… agglomérés par un mucus. Les pécheurs les connaissent bien sous des noms divers (échevin, porte-bois...). Juste avant la métamorphose, la larve (avec son fourreau) se fixe sur une herbe aquatique, un rocher… juste sous la surface de l'eau. Après la métamorphose, l'insecte aérien s'envole en abandonnant son fourreau dans l'eau.

Figure 2. Larves de trichoptère dans leur fourreau photographiées sous l'eau

Larves de trichoptère dans leur fourreau photographiées sous l'eau

On voit très bien la tête et le début du thorax des larves sortant du fourreau, ici fait de grains de sable.



Figure 4. Les différents stades de la vie d'un trichoptère

Les différents stades de la vie d'un trichoptère

1) La larve dans son fourreau. 2) La larve extraite de son fourreau.

3) Le stade de la nymphe. 4) Le stade de l'adulte.


À l'Oligo-miocène, le lac de Limagne abritait une abondante faune de larves aquatiques d'insectes (cf. Fossiles de larves de diptères ), et, en particulier, des larves de trichoptères voisins des phryganes actuelles. Très souvent, les larves faisaient leur fourreau non pas en agglomérant des grains de sable, mais des coquilles (ou des fragments de coquille) de tout petits gastéropodes du genre Hydrobie. Des millions et des millions de fourreaux de larves de phryganes fait de milliards de coquilles d'hydrobies sont ainsi fossilisés en Limagne. Il se trouve que ces millions de larves de phryganes venaient se métamorphoser dans des sites riches en cyanobactéries et où croissaient des stromatolithes. On peut supposer que les larves se fixaient sur le haut d'une concrétion stromatolihique en train de croitre et y abandonnaient leur fourreau. Le dépôt de calcaire stromatolithique cimentait les fourreaux et les englobait dans des lamines calcaires caractéristiques. Je n'ai jamais pour l'instant trouvé de publication décrivant précisément ces relations entre la boule stromatolitique en croissance et l'abandon des fourreaux par les phryganes. Je n'ai jamais rencontré un entomologiste connaissant dans la nature actuelle une telle association. Je ne comprends pas en particulier pourquoi les lamines périphériques des boules stromatolitiques sont dépourvues de fourreaux fossiles sur quelques centimètres d'épaisseur. Mais ne pas comprendre dans le détail comment se construisent ces édifices n'empêche pas de les admirer.

Parfois, il devait arriver un "accident de métamorphose", et l'adulte ne sortait pas de sa nymphe. Si cette nymphe n'était pas consommée par un prédateur, elle pouvait se faire "stromatolithiser" (recouvrir de calcaire) avant d'avoir eu le temps de se décomposer. Des fossiles tout à fait exceptionnels !

Nous vous montrons ci-après 6 photographies montrant les relations fourreaux/boules stromatolitiques, 5 photographies de détails des fourreaux, montrant bien qu'ils sont souvent entièrement constitués de coquilles d'hydrobies, et 7 photographies où l'on voit deux nymphes "stromatolithisées".

Figure 5. Une boule stromatolithique classique entière (Jussat, Puy de Dôme)

Une boule stromatolithique classique entière (Jussat, Puy de Dôme)

Chacune de ces boules contient des milliers de fourreaux de phrygane sous sa surface mammelonnée caractéristique.


Figure 6. Section d'une boule stromatolithique de Jussat (Puy de Dôme)

Section d'une boule stromatolithique de Jussat (Puy de Dôme)

On devine très bien l'accumulation des fourreaux au cœur de la boule et les quelques centimètres sans fourreau à sa périphérie.

Quatre vues de cette section sont proposées ci-dessous.


Figure 7. Énorme concentration de fourreaux de phrygane au cœur de la boule stromatolithique de la figure précédente (Jussat, Puy de Dôme)

Énorme concentration de fourreaux de phrygane au cœur de la boule stromatolithique de la figure précédente (Jussat, Puy de Dôme)

Les centimètres les plus externes de la boule ne contiennent aucun fourreau et sont constitués de lamines classiques.

Je ne connais pas l'origine de cette disposition. Si des écologistes, entomologistes, bactériologistes pouvaient éclairer notre lanterne…


Figure 8. Énorme concentration de fourreaux de phrygane au cœur de la boule stromatolithique de la figure précédente (Jussat, Puy de Dôme)

Énorme concentration de fourreaux de phrygane au cœur de la boule stromatolithique de la figure précédente (Jussat, Puy de Dôme)

Les centimètres les plus externes de la boule ne contiennent aucun fourreau et sont constitués de lamines classiques.

Je ne connais pas l'origine de cette disposition. Si des écologistes, entomologistes, bactériologistes pouvaient éclairer notre lanterne…


Figure 9. Fourreaux de phrygane au cœur d'une boule stromatolithique (Jussat, Puy de Dôme)

Fourreaux de phrygane au cœur d'une boule stromatolithique (Jussat, Puy de Dôme)

Les centimètres les plus externes de la boule ne contiennent aucun fourreau et sont constitués de lamines classiques.

On devine que les fourreaux sont constitués de coquilles d'hydrobies sur ce zoom assez proche.


Figure 10. Fourreaux de phrygane au cœur d'une boule stromatolithique (Jussat, Puy de Dôme)

Fourreaux de phrygane au cœur d'une boule stromatolithique (Jussat, Puy de Dôme)

Les centimètres les plus externes de la boule ne contiennent aucun fourreau et sont constitués de lamines classiques.

On devine que les fourreaux sont constitués de coquilles d'hydrobies sur ce zoom assez proche.


Figure 11. L'intérieur d'une boule stromatolithique à phryganes, Gondailly (Allier)

L'intérieur d'une boule stromatolithique à phryganes, Gondailly (Allier)

La majorité des "grains" constituant les fourreaux sont des coquilles (ou des fragments de coquilles) d'hydrobies.


Figure 12. L'intérieur d'une boule stromatolithique à phryganes, Gondailly (Allier)

L'intérieur d'une boule stromatolithique à phryganes, Gondailly (Allier)

La majorité des "grains" constituant les fourreaux sont des coquilles (ou des fragments de coquilles) d'hydrobies


Figure 13. Zoom sur les fourreaux de larves de phryganes à l'intérieur d'une boule stromatolithique, Gondailly (Allier)

Zoom sur les fourreaux de larves de phryganes à l'intérieur d'une boule stromatolithique, Gondailly (Allier)

La majorité des "grains" constituant les fourreaux sont des coquilles (ou des fragments de coquilles) d'hydrobies. Sur les zooms très rapprochés on voit bien que ces coquilles d'hydrobies sont cimentées entre elles par des lamines stromatolithiques.


Figure 14. Zoom sur les fourreaux de larves de phryganes à l'intérieur d'une boule stromatolithique, Gondailly (Allier)

Zoom sur les fourreaux de larves de phryganes à l'intérieur d'une boule stromatolithique, Gondailly (Allier)

La majorité des "grains" constituant les fourreaux sont des coquilles (ou des fragments de coquilles) d'hydrobies. Sur les zooms très rapprochés on voit bien que ces coquilles d'hydrobies sont cimentées entre elles par des lamines stromatolithiques.


Figure 15. Sections de fourreaux de larves de phryganes à l'intérieur d'une boule stromatolithique, Gondailly (Allier)

Sections de fourreaux de larves de phryganes à l'intérieur d'une boule stromatolithique, Gondailly (Allier)

La majorité des "grains" constituant les fourreaux sont des coquilles (ou des fragments de coquilles) d'hydrobies. Sur les zooms très rapprochés on voit bien que ces coquilles d'hydrobies sont cimentées entre elles par des lamines stromatolithiques.


Figure 16. Nymphe de phrygane fossilisée, stromatolithisée dans son fourreau (Gannat, Allier)

Nymphe de phrygane fossilisée, stromatolithisée dans son fourreau (Gannat, Allier)

Suivant l'angle de prise de vue, on voit, en plus de la séparation tête / thorax+abdomen, les ailes, des pattes, les antennes… On voit aussi très bien que les fourreaux sont constitués de coquilles d'hydrobies.


Figure 17. Nymphe de phrygane fossilisée, stromatolithisée dans son fourreau (Gannat, Allier)

Nymphe de phrygane fossilisée, stromatolithisée dans son fourreau (Gannat, Allier)

Suivant l'angle de prise de vue, on voit, en plus de la séparation tête / thorax+abdomen, les ailes, des pattes, les antennes… On voit aussi très bien que les fourreaux sont constitués de coquilles d'hydrobies.


Figure 18. Nymphe de phrygane fossilisée, stromatolithisée dans son fourreau (Gannat, Allier)

Nymphe de phrygane fossilisée, stromatolithisée dans son fourreau (Gannat, Allier)

Suivant l'angle de prise de vue, on voit, en plus de la séparation tête / thorax+abdomen, les ailes, des pattes, les antennes… On voit aussi très bien que les fourreaux sont constitués de coquilles d'hydrobies.


Figure 19. Nymphe de phrygane fossilisée, stromatolithisée dans son fourreau (Gannat, Allier)

Nymphe de phrygane fossilisée, stromatolithisée dans son fourreau (Gannat, Allier)

Suivant l'angle de prise de vue, on voit, en plus de la séparation tête / thorax+abdomen, les ailes, des pattes, les antennes… On voit aussi très bien que les fourreaux sont constitués de coquilles d'hydrobies.


Figure 20. Autre nymphe de phrygane fossilisée, stromatolithisée dans son fourreau (Gannat, Allier)

Autre nymphe de phrygane fossilisée, stromatolithisée dans son fourreau (Gannat, Allier)

Suivant l'angle de prise de vue, on voit, en plus de la séparation tête / thorax+abdomen, les ailes, des pattes, les antennes… On voit aussi très bien que les fourreaux sont constitués de coquilles d'hydrobies.


Figure 21. Autre nymphe de phrygane fossilisée, stromatolithisée dans son fourreau (Gannat, Allier)

Autre nymphe de phrygane fossilisée, stromatolithisée dans son fourreau (Gannat, Allier)

Suivant l'angle de prise de vue, on voit, en plus de la séparation tête / thorax+abdomen, les ailes, des pattes, les antennes… On voit aussi très bien que les fourreaux sont constitués de coquilles d'hydrobies.


Figure 22. Autre nymphe de phrygane fossilisée, stromatolithisée dans son fourreau (Gannat, Allier)

Autre nymphe de phrygane fossilisée, stromatolithisée dans son fourreau (Gannat, Allier)

Suivant l'angle de prise de vue, on voit, en plus de la séparation tête / thorax+abdomen, les ailes, des pattes, les antennes… On voit aussi très bien que les fourreaux sont constitués de coquilles d'hydrobies.



Et il ne faut pas oublier que ces calcaires à phryganes pouvaient servir de roche-magasin pour des hydrocarbures lourds, et que des phénomènes hydrothermaux associés au volcanisme de Limagne a localement silicifié ces calcaires à phryganes. Dans la mine des rois de Dallet (cf. Un gisement d'hydrocarbures vu de l'intérieur et un trésor du patrimoine géologique français : la mine de bitume de Dallet (Puy de Dôme), dite « Mine des Rois » ), on pouvait voir, entre autres merveilles, des calcaires à phryganes à tubes pleins de bitume (figure 25), des calcaires à phryganes dont les intertubes étaient remplis de calcédoine (figure 61), d'autres dont les tubes étaient tapissés de calcédoine guttulaire (figure 62), d'autres dont les tubes étaient remplis de quartz (figure 65)...

Une bien belle roche auvergnate !

Mots clés : stromatolithe, phrygane, fossile, stromatolite