Traduction

Posée à l'occasion de l'International Earth Cache Day 2021, cette Earth Cache a pour but de vous faire découvrir l'étage géologique du Tournaisien, dans son expression marine.

Attention, cette cache n'est accessible que les après-midi à partir de 13h ou 14h (dimanche inclus), tout dépend du bon vouloir des bouquinistes de la Vieille Bourse!

Par temps sec, une bouteille d'eau peut faciliter les observations 🔎.

Géologie du Tournaisien

Contexte géologique

A la fin du Dévonien, une extinction massive frappe les écosystèmes: 75 % des espèces connues disparaissent. L'extinction se situe entre environ 380 et 360 millions d'années, avec trois épisodes principaux placés au sommet des trois étages géologiques du sommet du système Dévonien:

• l'extinction de la fin de l'étage Givétien, il y a environ 383 millions d'années, probablement la moins importante.
• l'extinction de la fin de l'étage Frasnien, abrégée souvent en « F/F » pour indiquer qu’elle se situe au passage des étages Frasnien/Fammenien, il y a environ 372 millions d'années. C'est le pic principal d'extinction du Dévonien.
• l'extinction de la fin de l'étage Famennien, il y a environ 359 millions d'années, avec un impact estimé à 70 % de celui de l'extinction du Frasnien.

Ce sont essentiellement les espèces marines qui sont touchées : récifs, brachipodes, organismes benthiques. Les poissons sans dent (agnathes) disparaissent, ainsi que de nombreux autres groupes de poissons appartenant aux placodermes (poissons cuirassés), acanthodiens, chondrichthyens.

Malgré tout, la reconquête des nouveaux environnements marins est rapide à l’exception des faciès récifaux qui ont été décimés et ne persistent tout d’abord que sous forme de stromatolites: c'est le début du Carbonifère, et également du Tournaisien.

L'étage Tournaisien

Le Tournaisien est un étage du Mississippien dans le Carbonifère (ère Paléozoïque) qui s'étend de 358,9 ± 0,4 à 346,7 ± 0,4 millions d'années. Il doit son nom à la ville de Tournai en Belgique.

Paléo-géographie

La région occupait à cette époque une position équatoriale. D'un point de vue tectonique, le continent gondwanien entre en collision avec l'Euramerica, puis effectue une rotation par rapport au bâti septentrional, laissant un océan proto-thétysien ouvert dans le secteur oriental. Cet affrontement engendre un régime tectonique compressif qui domine pendant le Carbonifère supérieur. Dans le nord de la France et en Belgique, son maximum est atteint avec la phase asturienne de l'orogenèse varisque au Kasimovien.

En Belgique, le Tournaisien et le Viséen sont caractérisés par une sédimentation carbonatée marine. Une plate-forme carbonatée (ou plateau) s'installe sur la bordure méridionale du Massif du Brabant (terres émergées). L'aplanissement des reliefs calédoniens situés au nord et un climat aride limitent l'arrivée de sédiments terrigènes et permettent le démarrage de ce que l'on appelle souvent l'"usine à carbonates".

Puis au Serpukhovien et la base du Bashkirien les formations montrent des des dépôts terrigènes de milieu côtier. Au Bashkirien et Moscovien, la sédimentation paralique (zone naturelle constituée d'une masse d'eau de transition entre le milieu marin et le milieu continental) renferme de nombreuses veines de houille. Elle n'est plus interrompue que par de brèves incursions marines.

Focus sur le Tournaisis

Le Tournaisis (ASH), un domaine distinct probablement fortement subsident (mouvement vers le bas d'un ensemble important), voit l'accumulation de plus de 300 m de calcaires surtout crinoïdiques qui font aujourd'hui la richesse du bassin carrier. Dans le détail, on recense dans la région d'Ath-Soignies, les Formations de Lalaing (calcaires et dolomies crinoïdiques), d'Ecaussines (calcaire crinoïdique principalement), de Malon-Fontaine (calcaire argileux), le Groupe de la Dendre et la Formation de Lens (calcaires foncés à crinoïdes, coraux). Dans la région de Tournai, on a les formations de Tournai (calcaires crinoïdiques et calcaires argilo-siliceux), d'Antoing (calcaires argilo-siliceux, pauvres en fossiles) et de Pecq (calcaire et dolomie massive à crinoïdes).

La pierre bleue de Belgique

La pierre bleue de Belgique est un calcaire compact résultant de l’accumulation, en mer peu profonde et chaude, de nombreux fossiles dans une boue carbonatée. Le principal fossile de la pierre bleue de Belgique est sans conteste le crinoïde dont les articles (segments cylindriques) forment l’essentiel de la roche. Sur les fonds marins, les colonies de cet échinoderme formaient de véritables « prairies » où des coraux, des coquillages (brachiopodes, mollusques, gastéropodes...) et d'autres organismes trouvèrent un milieu de vie favorable.

Les gisements de pierre bleue de Belgique se composent de bancs pluridécimétriques à métriques portant chacun une dénomination particulière . Ces bancs sont compacts, de teinte gris-bleu à gris-noir et sont chimiquement composés de 96% de CaCO3 en moyenne.

Paléo-écologie du Tournaisien

Reconstitution de l'écosystème

Les fonds marins du Tournaisien présentent de nombreux organismes, comme le montre cette reconstitution de l'environnement.

Crinozoa (crinoïdes)

• 1: crinoïde à longue tige
• 2: crinoïde à courte tige du genre Thylacocrinus
• 6: crinoïde enroulé de la famille des Platycrinitidae
• 12: crinoïde de taille intermédiaire du genre Gilbertsocrinus

Echinoidea (oursins)

• 13: échinidé de la famille des Palaechinidae

Brachiopoda (brachiopodes)

• 3: brachiopode de la famille des Productidae
• 3: autre brachiopode commun dans le Tournaisien: le genre Leptaena
• 16: brachiopode du genre Spirifer

Bryozoa (bryozoaires)

• 4: bryozoaire réticulé du genre Fenestella
• 10 : bryozoaire ramifié de l'espèce Penniretepora elegans

Gastropoda (gastéropodes)

• 5: gastéropode du genre Straparollus

Chondrichthyes (poissons cartilagineux)

• 7: chondrychthien du genre Helodus

Cephalopoda (céphalopodes)

• 8: cephalopode nautiloidea de la famille des Actinocerida

Anthozoa (anthozoaires, ou coraux)

• 9: petit corail rugueux solitaire de l'espèce Cyathaxonia cornu
• 11: gros corail rugueux solitaire de l'espèce Caninophyllum patulum
• 15: corail tabulaire massif du genre Michelinia

Trilobita (trilobites)

• 14: trilobite de l'espèce Cummingella belisama

Description des organismes

Echinodermata (échinodermes)

Les échinodermes (Echinodermata) forment un embranchement d'animaux marins benthiques présents à toutes les profondeurs océaniques, et dont les premières traces fossiles remontent au Cambrien. Ils regroupent actuellement cinq classes : les étoiles de mer, les oursins, les holothuries, les crinoïdes et les ophiures. Toutes les espèces sont exclusivement marines : on n'en connaît aucune espèce terrestre ni d'eau douce.

Les représentants de ce groupe possèdent un certain nombre de caractéristiques uniques dans le monde animal. Les principales sont une symétrie générale pentaradiée (symétrie centrale d'ordre 5, en forme d'étoile), l'existence d'un squelette constitué de plaques osseuses articulées et percées de nombreuses canalicules.

Crinozoa (crinoïdes)

Ces organismes ont un mode de vie benthique, ils sont souvent fixés mais certains peuvent se déplacer sur le fond. Ils sont suspensivores et collectent des particules alimentaires grâce à leurs longs bras munis de cils. La seule classe vivante à l'heure actuelle est celle des crinoïdes.

Echinoidea (oursins)

Ce sont des invertébrés dont l'allure générale est classiquement celle d'une sphère sombre de 5 à 10 cm de diamètre, densément recouverte de piquants (plutôt que d'« épines ») durs et pointus.

Brachiopoda (brachiopodes)

Les brachiopodes sont des animaux marins. Ils ont connu un grand succès évolutif au Paléozoïque, où ils furent extrêmement abondants et diversifiés, laissant une grande quantité de fossiles. Il n'en existe plus aujourd'hui que 460 espèces à peine, relativement discrètes.

Les brachiopodes sont des animaux extrêmement anciens et relativement archaïques. De même que les mollusques bivalves (moule, huître, etc.), la coquille est composée de deux valves. Cependant, l'orientation des valves par rapport au corps est différente, car le plan de symétrie de l'animal est perpendiculaire au plan de séparation de ces dernières. Les brachiopodes ont une valve ventrale (ou pédonculaire, la plus grande) et une valve dorsale (ou brachiale, la plus petite), tandis que les mollusques bivalves ont une valve droite et une valve gauche.

Une coquille de brachiopode en bon état peut être facilement distinguée d'une coquille de mollusque bivalve par la présence, à l'intérieur, d'un brachidium, qui est le squelette brachial de forme souvent spiralée et complexe qui correspond au support calcaire du lophophore. Depuis cette structure s'élancent des sortes de filaments ciliés, qui capturent le plancton et l'emmènent ensuite à la bouche (tandis que les bivalves se nourrissent en absorbant de l'eau, qui est filtrée à l'intérieur de la coquille).

Bryozoa (bryozoaires) ou Ectoprocta

Ce sont des animaux coloniaux et sessiles (à une espèce près). Ces métazoaires (pluricellulaires) forment un groupe apparu à l'Ordovicien. Chaque individu, appelé zoïde ou zoécie, forme une petite loge chitineuse et vit le plus souvent fixé au sein d'une colonie, le zoarium. La plupart des espèces produisent une matière carbonatée qui constitue ces loges, et plusieurs espèces contribuent à la construction des récifs coralliens.

Gastropoda (gastéropodes)

C'est une classe de mollusques caractérisés par la torsion de leur masse viscérale. Ils présentent une très grande diversité de formes mais peuvent se reconnaitre généralement par leur coquille dorsale torsadée et univalve caractéristique lorsqu’elle est présente.

Ils possèdent un pied et une tête distincts. Leur pied est aplati en une large sole ventrale, servant à la natation ou la reptation, tandis que leur tête comporte des yeux et une radula.

L'écologie des gastéropodes est très variée et les espèces peuvent être marines, d'eau douce ou terrestres.

Chondrichthyes (poissons cartilagineux)

C'est une classe de poissons caractérisés par des nageoires appariées, des narines appariées, des écailles, un cœur à chambres en série et un squelette constitué de cartilage plutôt que d'os. La classe est divisée en deux sous-classes: Elasmobranchii (requins, raies et poissons-scie) et Holocephali (chimères).

Le cartilage, environ deux fois plus léger que l'os, confère aux Chondrichthyes un squelette léger, ce qui, avec leur foie énorme gorgé de lipides (matière grasse moins dense que l'eau), compense leur flottabilité négative due à l'absence de vessie natatoire.

Cephalopoda (céphalopodes)

C'est une classe de mollusques apparus à la fin du Cambrien (500 millions d'années) dont la tête est munie de tentacules, appelés aussi bras. Ce nom générique inclut notamment les pieuvres, calmars et seiches (groupe des coléoïdes), et les nautiles (groupe des nautiloïdes). Environ 800 espèces vivantes sont connues et de nouvelles espèces continuent d'être décrites. Environ 11 000 genres ou espèces éteints ont été décrits, bien que le corps mou des céphalopodes ne facilite pas la fossilisation.

L'organisation anatomique des céphalopodes est marquée par la présence :

• d'un entonnoir dérivant du pied des mollusques servant à la locomotion et à l'irrigation
• de bras portant des ventouses entourant la bouche et formant une couronne de tentacules
• d'une paire de mâchoires cornées qui se fossilisent parfois (ce sont les aptychus) ou d'un opercule
• d'yeux performants
• suivant les groupes, d'une coquille à chambre et siphon, d'une coquille interne parfois réduite à une plume chitineuse (les seiches) ou encore d'aucune ossature (comme pour les poulpes)

Anthozoa (anthozoaires, ou coraux)

Les coraux une classe de Cnidaires, comprenant notamment les coraux et les anémones de mer. Ce sont des polypes qui se reproduisent, émettant des gamètes qui, après fécondation, donnent des larves planula planctoniques qui assurent la dissémination de l'espèce. Certains Anthozoaires se reproduisent aussi par multiplication asexuée ce qui peut produire de grandes colonies.

Trilobita (trilobites)

C'est une classe d'arthropodes marins fossiles ayant existé durant le Paléozoïque (ère primaire) du Cambrien au Permien. Les derniers trilobites ont disparu lors de l'extinction de masse à la fin du Permien, il y a 250 Ma.

Les trilobites variaient en taille, entre 1 millimètre et environ 70 cm de long. Leur taille moyenne se situe cependant entre 2 et 7 centimètres. Bien connus, ils sont très abondants dans les roches datant de l'ère primaire. Plus de 18 750 espèces ont été décrites dans cette classe d'arthropodes, ce qui en fait l'un des groupes exclusivement fossiles les plus diversifiés.

Les trilobites forment leur propre groupe défini par leur anatomie spécifique, caractérisée par la « trilobation » longitudinale (lobe médian ou rachis, et deux lobes latéraux ou plèvres) et métamérique (céphalon ou « tête », thorax et pygidium ou « queue »). C'est l'origine de leur nom. Certains crustacés (cloportes isopodes, triops) ou certains chélicérates (limules) peuvent leur ressembler superficiellement, mais n'en font pas partie, même si ce sont, eux aussi, des arthropodes.

Sources

• Université de Liège : [1] - [2]
• Researchgate : [1] - [2] - [3]
• TEL Archives ouvertes
• Wikipedia
• Muséum National d'Histoire Naturelle de Paris
• Natural History Museum of London
• Fossiilid Info
• Paleoliste
• Digital Atlas of Ancient Life
• Ocean Light
• Marine Species
• Pierre Bleue de Belgique
• L'environnement en Wallonie
• Centre de Minéralogie et de Paléontologie de Belgique
• The Fossil Forum
• Geolorraine
• Cap Récifal
• CNV Plongée sous-marine
• Devianart
• Geoportail

Lexique

• anoxie: diminution de la quantité de dioxygène disponible.
• benthique: à proximité du fond des mers et océans, des lacs et cours d'eau.
• canalicule: petit canal, petit conduit de l'organisme.
• chitine: un des constituants de la cuticule des insectes, des araignées et des crustacés; associée à du carbonate de calcium, elle devient rigide et forme alors l'exosquelette des Crustacés.
• détritique: se dit d'une roche sédimentaire composée d'au moins 50 % de débris, qu'ils soient issus de l'érosion d'autres roches ou de l'accumulation de squelettes d'organismes.
• embranchement: grande division du monde vivant ou fossile.
• évaporites: roches sédimentaires constituées de sels minéraux, lentement asséchées, comprimées, compactées au cours de processus complexes.
• holothurie: classe d'animaux marins de l'embranchement des échinodermes au corps mou et oblong et possédant un cercle de tentacules autour de la bouche (appelée communément les "concombres de mer").
• nautiloidea: famille des nautiles
• ophiure: classe d'Échinodermes proche des étoiles de mer. Elles se nourrissent principalement de jeunes mollusques, d'annélides et de divers débris. Leurs cinq bras sont fins, le disque central est bien individualisé et elles ne possèdent pas d'anus.
• orogenèse: ensemble des mécanismes de formation des montagnes.
• radula: sorte de langue constituée d'une lame basale munie de nombreuses dents chitineuses, formant une râpe, que l'on trouve dans la cavité buccale des mollusques.
• sessile: animaux caractérisés par leur fixation à un support.
• stromatolites: structure laminaire souvent constitué de calcaire qui se développe en milieu aquatique peu profond, marin ou d'eau douce continentale. Ils sont d'origine à la fois biogénique (les cyanobactéries) et sédimentaires (particules sédimentaires piégées dans des voiles algaires gélatineux produits par ces bactéries). Ce sont les premières traces de vie connues.
• suspensivore: mode d'alimentation qui consiste à se nourrir d'organismes de très petite taille (phytoplancton, zooplancton) ou de particules organiques alimentaires en les filtrant du milieu aquatique dans lesquelles ils sont en suspension.

Comment valider cette Earth Cache

Rappel concernant les "Earth Caches": il n'y a pas de contenant à rechercher, ni de logbook. Il suffit de se rendre sur les lieux, de répondre aux questions ci-dessous. Vous pouvez loger en "Found it" et envoyez-moi vos propositions de réponses, soit via mon profil, soit via la messagerie geocaching.com (Message Center), et je vous contacterai en cas de problème.

Localisation

En tournant le dos à l'entrée située rue des Manneliers, avancez au niveau des colonnes. Comptez les rangées comme indiqué sur le plan (R1 = rangée 1, R2 = rangée 2, etc. - il y a en tout 16 rangées) et repérez la dalle avec son numéro.

Questions

Pour débuter, quelques questions générales:

• 1a - L'extinction dévonienne comporte combien de phases, et sur quelle durée?
• 1b - Pourquoi l'étage géologique du Tournaisien s'appelle-t'il ainsi?
• 1c - Où se situait Tournai à l'époque?
• 1d - Quel type de sédimentation est à l'origine des formations de Tournai?
• 1e - Quel est le type de roche ?
• 1f - De quelle couleur est la "pierre bleue de Belgique" (le bleu est une mauvaise réponse, tout comme le rose licorne ou le jaune poussin...)?

Pour chaque emplacement sur les dalles, à vous d'identifier les fossiles, en les nommant le plus précisément possible, et en indiquant la coupe (longitudinale, transversale, oblique).

Tous les organismes décrits précédemment ne sont pas nécessairement présents sur les dalles...

• Dalle A (rangée 2, dalle numéro 2): A1, A2
• Dalle B (rangée 3, dalle numéro 8): B1, B2, B3
• Dalle C (rangée 5, dalle numéro 4): C1
• Dalle D (rangée 6, dalle numéro 3): D1, D2, D3
• Dalle E (rangée 12, dalle numéro 3): E1

Et pour finir, une photo 📸 de vous ou d'un objet vous représentant est obligatoire pour valider cette Earth Cache.

Merci par avance de ne pas poster de spoiler photo dans vos logs! 😉

Bon amusement, bonnes recherches, bon Geocaching! 🌍