Image de la semaine | 21/03/2022

La plage aux ptérosaures de Crayssac (Lot)

21/03/2022

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS de Lyon

Olivier Dequincey

ENS de Lyon / DGESCO

Résumé

Pistes fossiles de ptérosaures, reptiles volants, et de dinosaures théropodes sur plages fossiles à fentes de dessiccation. Reconstitution du déplacement au sol des ptérosaures grâce à des pistes à empreintes tridactyles (membres antérieurs) et tétradactyles (membres postérieurs).


Deux vues de la plage aux ptérosaures, Crayssac, Lot

Figure 1. Deux vues de la plage aux ptérosaures, Crayssac, Lot

La plage aux ptérosaures correspond au plancher d'une ancienne carrière de calcaire jurassique terminal riche en empreintes fossiles. Cette carrière a été aménagée et recouverte pour (1) préserver les fragiles et très rares empreintes de pas de ptérosaures) (et aussi, moins rares, de théropodes) des outrages de la météorologie (et des pilleurs de fossiles), (2) permettre la continuation de fouilles en toutes saisons, et (3) organiser des visites touristiques sans occasionner de dégradation (cf. plageauxpterosaures.fr et paleonautes.fr). En haut on voit une piste d'un “gros” animal avec des empreintes (apparemment tridactyles) quasiment de la taille d'un pied humain. En bas, l'empreinte est beaucoup plus petite, avec quatre doigts nettement visibles. Ces deux types d'empreintes sont attribuées à des dinosaures théropodes pour celles du haut, à des ptérosaures pour celles du bas, reptiles volants qui ne sont pas des dinosaures contrairement à ce qu'en font les bandes dessinées pour enfants.


La région de Crayssac (près de Cahors, Lot) est connue régionalement et depuis longtemps pour ses carrières de calcaire tithonien (anciennement appelé Portlandien, Jurassique terminal, −152 à −145 Ma), exploitées pour obtenir des pierres plates utilisées pour la fabrication de dallages. La notice de la carte BRGM à 1/50 000 de Puy-l'Évêque (1986), décrit ainsi ce faciès : « j9b. Portlandien supérieur probable (formation de Cazals) : dolomicrite à laminations parallèles, calcaire micritique en bancs, dolomie cristalline (100 m). Au Nord de la vallée du Lot, la formation de Cazals constitue l'ossature des causses de Crayssac et de Montgesty. Ce corps sédimentaire très hétérogène présente à sa base la lithologie suivante : des dolomicrites et des calcaires en lamines, fissiles en dalles ou en plaquettes, présentant des surfaces oxydées aux belles teintes grises à beiges, très riches en figures sédimentaires (fentes de dessiccation, traces de gouttes de pluie, etc.) et des dendrites noires ou brunes formées par des cristaux microscopiques d'oxyde de manganèse ou de fer. Aux environs de Crayssac, cette formation forme des niveaux asynchrones : on observe un niveau (1,5 m) exploité au Sud du plateau et jusqu'à 3 niveaux séparés par des calcaires micritiques et à pellets au Nord (10 m). […] Ce calcaire portlandien supérieur (formation de Cazals, pierre de Cahors ou de Crayssac) affleure largement au Nord-Ouest de Cahors formant les petits causses de Crayssac et de Montgesty. Les multiples carrières de Crayssac exploitent un ou des niveaux bien particuliers (calcaire dolomitique en "lamines") destinés essentiellement à la production de pierres plates pour dallage ; en outre les parties plus massives sont exploitées comme pierre à bâtir et pour la fabrication de cheminées. »

Au Jurassique terminal, la paléogéographie locale correspondait à une lagune marine, genre vasière littorale boueuse, inondée à marée haute, où des animaux venaient chercher leur nourriture. En effet, en plus des traces de fentes de dessiccation, de gouttes de pluies fossiles (cf. La carrière de Cerin (commune de Marchamp, Ain) et ses faciès sédimentaires) et autres figures sédimentaires décrites par la carte géologique, une des carrières contient des empreintes de divers animaux (crustacés, vers… et surtout reptiles). Les premières traces ont été découvertes par un amateur en 1987. En collaboration avec le propriétaire de la carrière, des fouilles scientifiques débutèrent en 1995 et se poursuivent après la fin de l'exploitation “industrielle” de la carrière. Depuis la fin de 2021, ces fouilles sont interrompues pour quelques années afin de permettre de travailler sur la masse des données déjà recueillies, d'en faire des études détaillées et une monographie, et ce avant de découvrir et d'étudier de nouvelles traces fossiles lors de la reprise des recherches programmées pour 2024-2025. En effet, des traces de nombreuses espèces ont été trouvées sur ce site : crocodiles, tortues, crustacés, dinosaures théropodes (ce qui somme toute est “classique”)… mais surtout ptérosaures. Ce sont ces traces de ptérosaures qui font la rareté et la célébrité du gisement. Rappelons que les ptérosaures sont des reptiles volants (et non des dinosaures) qui ont vécu du Trias supérieur (230 Ma) jusqu'à la limite “KT” (−66 Ma).

À côté de ces fouilles, un énorme travail de protection et de valorisation a été entrepris par associations et collectivités locales (1) pour protéger ce qui avait été dégagé, (2) pour mettre en valeur et ouvrir au tourisme ces pistes uniques au monde, et (3) pour permettre la continuation des fouilles dans de bonnes conditions. À cet effet, un bâtiment métallique à la fois fermé, léger et à énergie positive (panneaux solaires) protège le gisement des pilleurs et des intempéries. L'intérieur du bâtiment est complètement obscur, et les dalles à traces fossiles ne sont éclairées que par un éclairage rasant. Que ce soit pour les touristes ou les chercheurs, c'est ce type d'éclairage qui permet de bien voir les empreintes, qui seraient très difficiles à remarquer et à identifier en pleine lumière. La centrale photovoltaïque, qui appartient à EDF énergies nouvelles, a permis de compléter le plan de financement.

J'ai visité ce site en août 2021 en suivant une visite pour le grand public, donc non détaillée (pas de noms latins d'animaux ou de jargon scientifique, pas de considération aérodynamique sur le vol des ptérosaures…). Très vraisemblablement, des visites plus poussées peuvent être proposées aux groupes d'étudiants, aux associations de géologues… Sans entrer dans des détails qui n'était pas fournis lors de cette visite grand public estivale, nous vous montrons quelques images sur le contexte du site, sur le bâtiment, sur les panneaux explicatifs (extérieurs au bâtiment). Puis nous entrerons dans le bâtiment lui-même pour voir ces fameuses traces. En plus d'une piste de théropode et de traces de tortues, nous verrons surtout des traces de ptérosaures. Ces traces sont de morphologies variées, car (1) il y avait plusieurs espèces de reptiles volants qui se sont posés et ont marché sur l'ancienne plage, (2) il y avait des adultes mais sans doute aussi des juvéniles, (3) il y a un dimorphisme entre les pattes arrière (les pieds) et les pattes avant (les “mains”) qui faisaient partie de l'aile. La monographie qui est en train d'être rédigée pendant l'interruption des fouilles devrait nous permettre d'en savoir beaucoup plus d'ici 2 à 3 ans.

La plage aux ptérosaures fait partie de la Réserve naturelle géologique du Lot. Cette plage aux ptérosaures fait également partie du réseau des Paléonautes, réseau qui regroupe huit sites archéologiques et paléontologiques du Quercy. Parmi ces huit sites, Planet-Terre a déjà présenté le Musée de l'Homme de Néandertal (cf. L'Homme de la Chapelle-aux-Saints (Corrèze) : la première preuve d'inhumation chez les Néandertaliens), la grotte de Foissac (cf. La grotte de Foissac (Aveyron) : vestiges d'une occupation néolithique et belles concrétions) et les phosphatières du Cloup d'Aural (cf. Le Cloup d'Aural (Lot), les phosphatières du Quercy et leurs “trésors” paléontologiques). Huit bonnes raisons de passer par le Quercy !

Vue aérienne et vue géologique de la région de Crayssac (près de Cahors, Lot)

Figure 2. Vue aérienne et vue géologique de la région de Crayssac (près de Cahors, Lot)

La couche à empreintes appartient au Jurassique terminal (bleu clair). Sur la photo, les taches claires situées à côté de la plage aux ptérosaures correspondent à des carrières de dalles de calcaires encore en activité.


Vues aériennes montrant en haut l'état du site en 2005 et en bas l'état du site en 2019

Figure 3. Vues aériennes montrant en haut l'état du site en 2005 et en bas l'état du site en 2019

En 2005, le site devait ressembler à ce qu'il était lors de l'exploitation “industrielle” de la carrière. La grande surface plane et claire à droite de la carrière correspond vraisemblablement à la surface de stratification riche en empreintes. En 2019, le bâtiment recouvrant et abritant la dalle paléontologique est terminé. Au fond, on voit trois carrières encore en activité.


Vue globale du bâtiment recouvrant les dalles riches en traces fossiles, Crayssac (Lot)

Figure 4. Vue globale du bâtiment recouvrant les dalles riches en traces fossiles, Crayssac (Lot)

Ce bâtiment recouvre aussi bien le parcours ouvert aux touristes que les zones en cours de fouille ou encore à fouiller (plusieurs hectares).




Entrée du bâtiment protégeant la plage aux ptérosaures, Crayssac (Lot)

Figure 7. Entrée du bâtiment protégeant la plage aux ptérosaures, Crayssac (Lot)

Le parcours emprunté par les visiteurs est tapissé d'une “moquette” (visible au deuxième plan) qui recouvre les dalles de calcaire (visibles au premier plan). On voit très bien que ces dalles de calcaires sont affectées par de belles fentes de dessiccation.


Vue de l'intérieur du bâtiment protégeant les dalles à pistes fossiles de la plage aux ptérosaures de Crayssac (Lot)

Figure 8. Vue de l'intérieur du bâtiment protégeant les dalles à pistes fossiles de la plage aux ptérosaures de Crayssac (Lot)

Le bâtiment est plongé dans l'obscurité. Les touristes peuvent se déplacer sur des chemins balisés souvent recouverts de moquette. Toutes les dalles calcaires “hors chemin” sont entourées d'une barrière basse au bord de laquelle se tiennent les visiteurs. Ces dalles peuvent être éclairées par des projecteurs fixes ou mobiles (tenus par les guides) qui délivrent un éclairage rasant mettant en valeur les diverses empreintes.


La première piste qu'on montre aux touristes est une piste de dinosaure théropode, Crayssac (Lot)

Figure 9. La première piste qu'on montre aux touristes est une piste de dinosaure théropode, Crayssac (Lot)

Le théropode ayant laissé cette piste est surnommé “Arthur”. Il s'agit d'une piste classique, avec l'empreinte de trois doigts en avant, piste comme on peut en voir par exemple dans l'Ain (cf. Quand les petits théropodes marchaient dans les traces des grands sauropodes, chantier de fouille de Plagne (état au 1er août 2011)) ou en Ardèche (cf. Les empreintes et les pistes de dinosaures du Sud-Est du Massif Central : Ucel et Payzac (Ardèche), Saint-Laurent-de-Trèves (Lozère)) si on se limite à la région Auvergne-Rhône-Alpes. Pour ne pas abimer les empreintes, les guides sont nu-pied ou en chaussettes. On voit ici trois empreintes, à l'aplomb des flèches rouges rajoutées sur la rampe d'éclairage.


Gros plan sur la trace du théropode Arthur située au centre de la piste de la photo précédente

Figure 10. Gros plan sur la trace du théropode Arthur située au centre de la piste de la photo précédente

Les fentes de dessiccation sont particulièrement évidentes.


Reconstitution du squelette d'une patte de théropode mise en scène sur une dalle de la plage aux ptérosaures, Crayssac (Lot)

Figure 11. Reconstitution du squelette d'une patte de théropode mise en scène sur une dalle de la plage aux ptérosaures, Crayssac (Lot)

Cette reconstitution (modelage et impression 3D) permet de montrer au public comment un théropode (marchant sur ses deux pattes arrière) laisse des traces semblables à celles des deux figures précédentes.


Vue d'ensemble d'une dalle montrant de nombreuses traces de théropodes, Crayssac (Lot)

Figure 12. Vue d'ensemble d'une dalle montrant de nombreuses traces de théropodes, Crayssac (Lot)

L'échelle est donnée par les jambes de la guide. La photo suivante montre un zoom sur les traces de gauche, les photos 15 et 16 sur les traces de droite.


Zoom sur la gauche de la vue d'ensemble de la figure précédente, Crayssac (Lot)

Figure 13. Zoom sur la gauche de la vue d'ensemble de la figure précédente, Crayssac (Lot)

Si certaines empreintes sont difficiles à interpréter avec certitude, la majorité semble tridactyle.


Zoom sur la droite de la vue d'ensemble aux traces de théropodes, Crayssace (Lot)

Figure 14. Zoom sur la droite de la vue d'ensemble aux traces de théropodes, Crayssace (Lot)

La présence d'un bourrelet à l'avant de l'empreinte montre (1) que le théropode a marché dans une boue bien molle et (2) que le théropode avait posé sa patte en poussant vers l'avant de la photo.


Détail de l'empreinte située au centre de la photo précédente

Figure 15. Détail de l'empreinte située au centre de la photo précédente

En haut, on voit bien que ce type d'empreinte à la taille d'un pied humain. En bas, la guide met sa main dans l'empreinte dans la position (approximative, car une main humaine est différente d'une patte de théropode).


Les premiers fossiles de ptérosaures ont été découverts en Allemagne (à Solhnhofen) à la fin du XVIIIe siècle. Ils ont été interprétés comme des reptiles volants dans la première moitié du XIXe siècle ; c'est Cuvier qui, en 1801, proposa pour la première fois cette hypothèse. Le plus grand des ptérosaures, Quetzalcoatlus (Crétacé supérieur d'Amérique du Nord), découvert en 1971, avait une envergure voisine de 10 à 12 m ; les plus petits avaient la taille d'un gros pigeon ou d'un corbeau. Les ptérosaures sont un des trois groupes de vertébrés volants. La surface portante de l'aile des oiseaux est constituée par les plumes. Celle des chiroptères (chauve-souris) et des ptérosaures est faite par un patagium (membrane de peau). Le patagium des chauves-souris s'étend entre les membres antérieurs et postérieurs ; il est “soutenu” et “armé” par quatre des cinq doigts de la main qui ont des phalanges hyper-développées (le cinquième doigt, le pouce, leur sert à se suspendre). Le patagium des ptérosaures, lui, est le plus souvent tendu entre le membre postérieur et le seul cinquième doigt, aux phalanges hypertrophiées. Les ptérosaures ont quatre doigts à chaque membre, quatre doigt “normaux” aux membres postérieurs, mais seulement trois doigts “normaux” et un doigt hypertrophié portant le patagium aux membres antérieurs.

Si la capacité au vol des ptérosaures a été rapidement admise, leur mode de locomotion à terre est resté longtemps l'occasion de questions. Si on étudie les deux autres groupes de vertébrés volants, on voit qu'au sol (1) les oiseaux sont très majoritairement bipèdes, bien que certains oiseaux de mer nichant sur des falaises sont quasiment incapables de marcher, et (2) les chiroptères ne marchent quasiment pas, sauf quelques rares espèces qui “marchent à quatre pattes” en de rares occasions, se servant de leurs ailes comme pattes avant. C'est l'étude des pistes comme celles de Crayssac qui ont permis de prouver (1) que les ptérosaures se posaient au sol, on trouve en effet des empreintes à trois doigts (aile faisant office de main) et d'autres à quatre doigts (patte arrière), et (2) que les ptérosaures se déplaçaient au sol en marchant à quatre pattes (quadrupédie). La locomotion au sol des ptérosaures a été prouvée par W. Stokes en 1957, remise en doute par K. Padian en 1984 et confirmée par Logue et Lockeley (1994-1995). Les pistes de Crayssac permettront de mieux comprendre la position des doigts de la main au sol grâce à la qualité exceptionnelle des empreintes. Il existe deux groupes de ptérosaures : les Ramphorhynchoidea et les Pterodactyloidea. La majorité des empreintes de ptérosaures montrées ici auraient été laissées par des Pterodactyloidea.

Comparaison entre les ailes des oiseaux, des chiroptères et des ptérosaures

Figure 16. Comparaison entre les ailes des oiseaux, des chiroptères et des ptérosaures

Chez les ptérosaures, on voit très bien les quatre doigts sub-égaux du membre postérieur, et les trois doigts sub-égaux à coté d'un doigt hypertrophié du membre antérieur. Ce sont ces trois doigts du membre antérieur (flèche rouge) qui servent d'appui “avant” au sol lors de la marche des ptérosaures.


Piste de toutes petites empreintes dont la majorité possède quatre doigts parfaitement visibles, Crayssac (Lot)

Figure 17. Piste de toutes petites empreintes dont la majorité possède quatre doigts parfaitement visibles, Crayssac (Lot)

Cette piste est interprétée comme une piste de ptérosaure bien que ce soit encore discuté. Si c'est bien le cas, il s'agirait d'empreintes de pattes arrière. Certaines empreintes semblent tridactyles, et seraient des traces de “main”, en particulier l'empreinte signalée par le pointeur laser rouge.


Détail d'une piste semblable à celle de la figure précédente

Figure 18. Détail d'une piste semblable à celle de la figure précédente

On reconnait des empreintes à quatre doigts (pied) et aussi des traces où les empreintes de doigts sont moins nettes (main ?).


Vue rapprochée sur deux empreintes qui semblent “palmées”, Crayssac (Lot)

Figure 19. Vue rapprochée sur deux empreintes qui semblent “palmées”, Crayssac (Lot)

L'empreinte indiquée par le pointeur laser vert semble avoir quatre doigts. Il s'agit d'une patte arrière. Il n'est pas facile de compter les doigts sur l'empreinte du haut à gauche. La photo suivante replace ces deux empreintes dans leur contexte.


Vue d'ensemble d'une dalle à empreintes localisant la précédente (spot laser vert) et la suivante (spot laser rouge), Crayssac (Lot)

Figure 20. Vue d'ensemble d'une dalle à empreintes localisant la précédente (spot laser vert) et la suivante (spot laser rouge), Crayssac (Lot)

Les jambes de la guide donnent l'échelle : ces empreintes sont de petite taille.



Vue d'ensemble sur une dalle montrant à la fois des empreintes palmées (semblant avoir quatre doigts) (patte arrière) et des empreintes tridactyles (main)

Figure 22. Vue d'ensemble sur une dalle montrant à la fois des empreintes palmées (semblant avoir quatre doigts) (patte arrière) et des empreintes tridactyles (main)

Les empreintes palmées ressemblent à celles des figures 19 à 21, les empreintes tridactyles sont, elles, semblables à celles des figures 17 et 18.


Zoom sur une dalle montrant à la fois des empreintes palmées (semblant avoir quatre doigts) (patte arrière) et des empreintes tridactyles (main)

Figure 23. Zoom sur une dalle montrant à la fois des empreintes palmées (semblant avoir quatre doigts) (patte arrière) et des empreintes tridactyles (main)

Les empreintes palmées ressemblent à celles des figures 19 à 21, les empreintes tridactyles sont, elles, semblables à celles des figures 17 et 18.



Détail de la reconstitution de la figure précédente montrant la structure des “mains” et des “pieds” du ptérosaure

Figure 25. Détail de la reconstitution de la figure précédente montrant la structure des “mains” et des “pieds” du ptérosaure

Les mains possèdent trois doigts “normaux” et un doigt hypertrophié replié et portant le patagium. Les pieds possèdent quatre doigts “normaux” et palmés.


Reconstitution grandeur nature et en position de marche d'un squelette de petit ptérosaure

Figure 26. Reconstitution grandeur nature et en position de marche d'un squelette de petit ptérosaure

Les pieds de la guide donnent l'échelle. Ce type de ptérosaure fait partie du groupe (sous-ordre) des Pterodactyloidea.


Reconstitutions imagées des deux modes de déplacement des ptérosaures

Figure 27. Reconstitutions imagées des deux modes de déplacement des ptérosaures

En haut, la représentation classique d'un ptérosaure en vol. C'est uniquement comme cela que sont représentés les ptérosaures dans tous les « livres pour enfants ». En bas, l'autre mode de déplacement des ptérosaures, la marche, comme le montrent les pistes de la plage aux ptérosaures de Crayssac.


Il n'y a pas que des traces de dinosaures théropodes et de ptérosaures visibles sur les dalles calcaires de la plage aux ptérosaures de Crayssac. La littérature parle de crustacés, de crocodiles, de tortues… La guide qui menait le groupe de touristes où je me trouvais en aout 2021 nous a montré des petites traces à cinq doigts : des traces de petites tortues, semblables (et quasi-contemporaines) à la petite tortue de Cerin (cf. Les tortues fossiles du Kimméridgien de Cerin (Ain)).

Vue d'ensemble sur des pistes laissées par des petites tortues, Crayssac (Lot)

Figure 28. Vue d'ensemble sur des pistes laissées par des petites tortues, Crayssac (Lot)

L'échelle est donnée par les fentes de dessiccation qui ont la taille “habituelle” des fentes de ce gisement.


Détail sur des pistes laissées par des petites tortues, Crayssac (Lot)

Figure 29. Détail sur des pistes laissées par des petites tortues, Crayssac (Lot)

L'échelle est donnée par les fentes de dessiccation qui ont la taille “habituelle” des fentes de ce gisement.


Localisation de la Plage aux ptérosaures dans les Causses du Quercy

Figure 30. Localisation de la Plage aux ptérosaures dans les Causses du Quercy

Cette “plage aux ptérosaures” fait partie du réseau des Paléonautes, réseau qui regroupent huit sites archéologiques et paléontologiques du Quercy. Huit bonnes raisons de passer par le Quercy !