Image de la semaine | 25/05/2020

Week-end géologique à la Pointe du Chay – Crinoïdes, pinnes et autres mollusques du Jurassique supérieur de Charente-Maritime

25/05/2020

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS de Lyon

Benjamin de Quillacq

Professeur de SVT, Lycée P.-L. Courier (Tours)

Olivier Dequincey

ENS de Lyon / DGESCO

Résumé

Calcaires bioclastiques à articles de pédoncule de crinoïdes (entroques) et à mollusques du Jurassique supérieur.

Figure 1. Article de crinoïde (probablement Millericrinus sp.) vu “de face” dans un calcaire bioclastique de la Pointe du Chay (Charente-Maritime)

La structure interne (trou central, structure rayonnante) est bien visible. Ce crinoïde a une tige à section circulaire, alors que d'autres ont une symétrie pentagonale très visible, comme la majorité des échinodermes.

Figure 2. Zoom arrière sur l'article de crinoïde (visible au centre de la moitié inférieure de l'image) de la photo précédente

Cet article de crinoïde est inclus dans un calcaire bioclastique surmonté d'un calcaire corallien (cf. Week-end géologique à la Pointe du Chay – Oursins et coraux du Jurassique supérieur de Charente-Maritime).

Figure 3. Article de crinoïde (probablement Millericrinus sp.) vu “de profil” dans un calcaire bioclastique de la Pointe du Chay (Charente-Maritime)

La structure rayonnante interne est bien visible. Ce crinoïde a une tige à section circulaire, alors que d'autres ont une symétrie pentagonale très visible comme la majorité échinodermes. Deux autres articles sont visibles dans la moitié droite de l'image.

Les côtes sont très souvent les lieux de belles observations géologiques, car elles comportent fréquemment des falaises qui, contrairement aux fronts de tailles et tranchées artificielles, sont en permanence nettoyées, rafraichies par les marées et le recul des côtes. Nous avons vu la semaine dernière (cf. Week-end géologique à la Pointe du Chay – Oursins et coraux du Jurassique supérieur de Charente-Maritime) des photographies d'affleurements du Kimméridgien (Jurassique supérieur, 153 Ma) faites sur la côte entre les Pointes du Chay et de la Belette, 6 km au Sud de La Rochelle (Charente-Maritime). Ces photographies ont été prises “rapidement” par l'un d'entre nous pendant un week-end de février 2020 à La Rochelle. Les photographies de la semaine dernière concernaient les oursins et les coraux et nous ont permis de reconstituer l'environnement local au Jurassique supérieur. Cette semaine, nous vous montrons la suite de ce week-end hivernal avec des crinoïdes, des pinnes et autres mollusques du Kimméridgien.

Source - © 2020 Benjamin de Quillacq Figure 4. La côte de la Pointe du Chay, avec des marnes et des calcaires marneux surmontés de calcaires plus résistants à l'érosion marine Ces calcaires sont constitués de récifs coralliens inclus dans du calcaire bioclastique. Toutes les photos de cet article ont été prises dans ces calcaires bioclastiques.	Source - © 2020 Benjamin de Quillacq Figure 5. Fragment de tige de crinoïde où l'on voit que ces tiges sont constituées d'un empilement d'articles ayant la forme d'un disque circulaire plat
Source - © 2020 Benjamin de Quillacq Figure 6. Fragment de tige de crinoïde où l'on voit que ces tiges sont constituées d'un empilement d'articles ayant la forme d'un disque circulaire plat	Source - © 2020 Benjamin de Quillacq Figure 7. Fragment de tige de crinoïde où l'on voit que ces tiges sont constituées d'un empilement d'articles ayant la forme d'un disque circulaire plat

Les fragments de crinoïdes sont très fréquents en géologie, et ont été parmi les plus importants organismes créateurs de roches, dont les fameux “calcaires à entroques” (cf., par exemple, figures 4 et 5 de Calcaire bioclastique à échinodermes). Des crinoïdes entiers remarquablement conservés se trouvent dans beaucoup de musées, par exemple le Musée des Confluences de Lyon (cf. Comatules (Crinoïdes nageurs) fossiles du Kimméridgien, carrière de Cerin (Ain) ou «Scyphocrinites, crinoïdes d'Erfoud (Maroc)). Mais si le rôle lithogénétique des crinoïdes est maintenant bien moindre qu'au Paléozoïque et au Mésozoïque, les crinoïdes forment un groupe d'échinodermes bien présent dans les mers et les océans actuels, même si la majorité des professeurs de SVT ont sans-doute plus souvent vu des articles de crinoïdes fossiles que des crinoïdes bien vivants.

Pour simplifier, il existe deux types de crinoïdes : les crinoïdes mobiles (nageurs ou marcheurs, appelés comatules), et les crinoïdes fixés au substratum par une tige (tige également appelée pédoncule). Pour que chacun puisse voir d'où viennent les articles de crinoïdes fossiles des photographies précédentes, nous vous présentons un crinoïde fixé fossile presque entier, et quatre photographies de crinoïdes fixés vivants, pour montrer leur morphologie et leur milieu de vie.

Source - © 2008 Vassil – Alias Collections – CC BY-SA 3.0 *Figure 8. Fossile d'Agaricocrinus americanus, crinoïde du Carbonifère, vu d'ensemble et de détail* De bas en haut, on voit (1) la tige découpée en nombreux articles, (2) le calice d'où partent (3) les bras. Sur la photo de détail, on voit le haut de la tige découpée en articles discoïdaux isolés que l'on peut comparer aux figures 1 à 7. Les articles des bras sont eux fragmentés et ne forment pas des disques circulaires.
Source - © 2016 NOAA Figure 9. Crinoïde fixé Les articles de la tige sont bien visibles	Source - © 2010 NOAA Okeanos Explorer Program, INDEX-SATAL 2010 – CC BY 2.0 Figure 10. Partie supérieure d'un crinoïde fixé Les articles de la tige sont bien visibles.
Source - © 2008 Anne Hoggett – CC BY 3.0 Figure 11. Crinoïdes fixés vivant dans les récifs des iles Maldives L'environnement au Kimmeridgien au Nord-Ouest du Bassin Aquitain devait ressembler à ce paysage sous-marin des iles Maldives. Alors que les crinoïdes mobiles sont fréquents, de telles “prairies à crinoïdes fixés” sont assez rares dans les récifs actuels.	Source - © 2002 C.G. Messing. Image courtesy of Bioluminescence Team 2009, NOAA-OER Figure 12. Crinoïdes fixés dans une plaine abyssale Des crinoïdes fixés existent certes dans certains récifs actuels, mais y sont rares et ne sont absolument pas les organismes dominants. Par contre, ils sont (relativement) plus abondants dans les plaines abyssales.

En plus des coraux et des oursins vus la semaine dernière, et des crinoïdes ci-dessus, les calcaires bioclastiques kimméridgiens de la Pointe du Chay abondent en mollusques divers. En voici quelques-uns.

Source - © 2020 Benjamin de Quillacq *Figure 13. Fossile presque complet de Trichites saussurei* au sein du calcaire bioclastique de la Pointe du Chay, Charente-Maritime** Il s'agit d'un bivalve voisin des pinnes actuelles (Pinna nobilis, également appelée « grande nacre »), bivalve de la famille des Pinnidae.	Source - © 2020 Benjamin de Quillacq Figure 14. Fragment de coquille de Trichites saussurei
Source - © 2020 Benjamin de Quillacq Figure 15. Fragment de coquille de Trichites saussurei	Source - © 2020 Benjamin de Quillacq *Figure 16. Détail de la structure interne fibreuse caractéristique de la coquille de Trichites saussurei* et des bivalves voisins**

Figure 17. Un bivalve actuel de la famille des Pinnidae, Pinna nobilis, également appelée pinne maritime, pinne, grande nacre, jambonneau…

Ce grand bivalve vit fiché dans le sable. Il est probable que Trichites saussurei avait un mode de vie similaire et vivait dans le sable calcaire (maintenant devenu calcaire bioclastique) situé entre les récifs isolés du Kimméridgien charentais.

Source - © 2020 Benjamin de Quillacq Figure 18. Fragment d'une coquille de bivalve au sein du calcaire bioclastique de la Pointe du Chay, Charente-Maritime	Source - © 2020 Benjamin de Quillacq Figure 19. Fragment d'une coquille de bivalve, Pointe du Chay, Charente-Maritime En bas à droite, on voit un piquant d'oursin.
Source - © 2020 Benjamin de Quillacq Figure 20. Fragment d'une coquille de bivalve, Pointe du Chay, Charente-Maritime	Source - © 2020 Benjamin de Quillacq Figure 21. Zone où l'on voit une coquille de bivalve presque entière (en haut à gauche), et un autre bivalve recouvert de petites coquilles fixées (en bas au centre) En bas à droite, un piquant d'oursin
Source - © 2020 Benjamin de Quillacq Figure 22. Calcaire bioclastique avec de nombreux fragments de coquille, un piquant d'oursin et un gastéropode en haut à gauche	Source - © 2020 Benjamin de Quillacq Figure 23. Zoom sur le gastéropode de la figure précédente, Pointe du Chay, Charente-Maritime

Les calcaires bioclastiques de la Pointe du Chay permettent aussi de découvrir de nombreux nodules de sulfure de fer : pyrite ou marcassite (deux polymorphes du même sulfure de fer, FeS₂, cf. Pyrite et Marcassite). De tels nodules sont classiques dans les calcaires. En général, les sédiments du fond de la mer sont oxydés par l'eau de mer riche en dioxygène dissout. Mais passé une certaine épaisseur de sédiment, ce dioxygène est consommé par les bactéries des sédiments, qui deviennent alors anoxiques. Du Fe²⁺, relativement soluble, peut circuler dans ces sédiments réduits. Si ces sédiments contiennent une accumulation locale de matière organique (cadavre, excrément, terrier …) des bactéries sulfato-réductrices vont utiliser le sulfate dissout de l'eau de mer (SO₄²⁻) pour oxyder la matière organique (respiration anaérobie). Cette réduction du sulfate le transforme en sulfure (S²⁻). Or, le sulfure de fer est très peu soluble, et de la pyrite ou de la marcassite précipitent localement et forment un nodule. Ce nodule pourra grossir pendant la diagenèse, servant de germe de nucléation qui capte les ions ferreux et sulfure qui circulent.

Nodule de sulfure de fer (pyrite ou marcassite, FeS2) inclus dans le calcaire bioclastique et en train de se faire oxyder sous l'action de l'eau de mer et de l'O2 atmosphérique

Figure 24. Nodule de sulfure de fer (pyrite ou marcassite, FeS₂) inclus dans le calcaire bioclastique et en train de se faire oxyder sous l'action de l'eau de mer et de l'O₂ atmosphérique

Cette oxydation actuelle transforme le sulfure de fer en hydroxyde ferrique [Fe(OH)₃], qui forme une trainée couleur rouille sous le nodule.

Figure 25. Gros plan sur le nodule de sulfure de fer de la photo précédente, Pointe du Chay, Charente-Maritime

Des formes anguleuses géométriques se devinent. Fragments de coquille englobés dans le nodule pendant sa croissance, ou restes non complètement détruits des cristaux initiaux de sulfure ?