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2011-2012
GEOLOGIE HISTORIQUE
1er année de BTS des Grandes Ecoles de Géologie, Mines, pétrole et
environnement
Enseignant : Dr KOFFI Yao Blaise
(Maître-Assistant à l’Université de Cocody, UFR STRM, 07 27 17 13)
1
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
REPUBLIQUE DE COTE D’IVOIRE
Union-Discipline-Travail
TABLES DES MATIERES
TABLES DES MATIERES...........................................................................................................................2
Objectif du cours....................................................................................................................................3
1. APERÇU SUR LES SCIENCES DE LA TERRE ET DE LA GEOLOGIE........................................................3
1.1. Sciences de la terre.................................................................................................................3
1.2. Géologie, définition et intérêt................................................................................................3
2. DEFINITION ET DOMAINE DE LA GEOLOGIE HISTORIQUE...............................................................4
3. NOTION DE PALEONTOLOGIE.........................................................................................................5
3.1. Objectif de la paléontologie....................................................................................................5
3.2. Fossiles et fossilisation............................................................................................................7
3.2.1. Définition et typologie des fossiles.................................................................................7
3.2.2. Fossilisation....................................................................................................................7
4. NOTION DE STRATIGRAPHIE.........................................................................................................20
5. ETUDE DE QUELQUES MACROFOSSILES.......................................................................................23
5.1. Embranchement des mollusques.........................................................................................24
5.1.1. Les bivalves...................................................................................................................24
5.1.2. Les gastéropodes..........................................................................................................25
5.1.3. Les céphalopodes.........................................................................................................33
5.2. Embranchement des Arthropodes........................................................................................35
5.3. Embranchement des Brachiopodes......................................................................................37
5.4. Embranchement des Echinodermes.....................................................................................38
QUELQUES REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUES........................................................................................41
2
Objectif du cours
Ce cours de géologie historique dispensé au classe BTS des grandes écoles vise à
communiquer la notion du temps géologique, à montrer comment on peut diviser ce temps en
intervalles à partir d'observations faites sur les matériaux de la croûte terrestre et surtout, à
partir des diverses formes de vie successives retrouvées dans ces reliques. Grâce à cette étude
on pourra reconstituer les grands traits de l'histoire géologique de la planète Terre, en tenant
compte de la dérive continentale, et ce, tant du point de vue physique que biologique.
1. APERÇU SUR LES SCIENCES DE LA TERRE ET DE LA GEOLOGIE
1.1. Sciences de la terreLes sciences de la Terre regroupent les sciences dont l'objet est l'étude de la Terre
(lithosphère, hydrosphère et atmosphère) et de son environnement spatial ; en tant que
planète. Les domaines de sciences de la terre sont : les sciences géologiques (la géologie, la
géologie structurale ou tectonique, la paléontologie étudie les fossiles, la stratigraphie, la
sédimentologie, la pétrologie ou la pétrographie, la minéralogie, la cristallographie, la
géomorphologie, l'hydrogéologie, la karstologie, la spéléologie, la limnologie, la pédologie, la
volcanologie, la géochimie, géochronologie, etc. ), les sciences géodésiques et géophysiques
(sismologie, volcanologie géodésie, les sciences météorologiques et les sciences du vivant.
1.2. Géologie, définition et intérêtLa Géologie (de geo= terre et logos=discours) est la science de l’observation qui traite de la
constitution physique du globe terrestre. Elle en étudie les différentes couches, examine les
changements qui s'y sont produits et cherche les causes qui ont pu agir. Il s’agit d’une science
pluridisciplinaire (Fig. 1) avec plusieurs intérêts qui sont entre autres : la connaissance des
temps passés (paléo-climat), la connaissance de l’histoire de la terre, la prévision du devenir
de la terre, la découverte et l’exploitation des richesses de la terre, etc.
3
Figure 1: Diversité des sciences de la Terre et relations avec d'autres disciplines.
2. DEFINITION ET DOMAINE DE LA GEOLOGIE HISTORIQUELa géologie historique, partie intégrante des sciences géologiques, est une discipline
scientifique basée sur la stratigraphie et la Paléogéographie. Elle utilise la Géodynamique, la
Géologie structurale, la Paléontologie et la Sédimentologie. La géologie historique permet
de :
Reconstituer à chaque période ou tranche de temps du paysage géologique, des
manifestations géodynamiques et de la population animale et végétale ;
Retracer les différentes évolutions paléogéographiques : paléocourantologique,
paléoocéanographique, paléoclimatique et paléoécologique.
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3. NOTION DE PALEONTOLOGIE
3.1. Objectif de la paléontologieLa paléontologie est une branche des sciences de la terre et dérive des mots grecs :
palaios=ancien ; ontos=être ; et logos=étude ou discours .
C’est une science qui a pour objectif l’étude des organismes (faune et flore) des temps,
anciens et disparus, essentiellement connus par les restes fossiles (reliques) ou les traces de
leurs différentes activités (traces de pas, pistes, terriens, etc.) laissés dans les formations
sédimentaires (sédiments) (Figures 1 et 2).
Figure 2 : Trace d’organismes anciens (Trilobite) dans une formation sédimentaire
5
Figure 3 : Squelette d’organisme animal
On note la paléontologie végétale (paléonbotanique) et la paléontologie animale
(paléozoologie).
Depuis plusieurs décennies, compte tenu de l’abondance des informations qu’englobe la
paléontologie, elle s’est spécialisée et on peut avoir les sous disciplines suivants :
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La paléo-écologie : qui est l’étude des organismes anciens en relation avec leur milieu
de vie. Elle prend en compte uniquement les fossiles ou reliques restés sur place ;
La micro-paléontalogie qui étudie les micros organismes et qui se divise en
micropaléontologie (étudie les foraminifères, les ostracodes) et en palynologie (étudie
les spores, les pollens et les dinoflagellés. On l’utilise pour la reconnaissance des
paléoclimats des périodes plus récentes).
3.2. Fossiles et fossilisation
3.2.1. Définition et typologie des fossiles
Les fossiles sont les restes des organismes vivants que l’on retrouve enfoui dans les roches.
Quel qu’il soit, la fossilisation commence dès la mort.
Selon le critère utilisé pour catégoriser les fossiles, on peut distinguer plusieurs classes.
En considérant la taille des fossiles on a la nomenclature suivante :
les macrofossiles
les microfossiles
les nanofossiles
Mais en tenant compte de l’environnement de dépôt et également de leur extension verticale
et de leur répartition géographique on note :
Les fossiles de faciès ;
Les fossiles repères (fossiles stratigraphiques=fossile de niveau=index fossil).
3.2.2. Fossilisation
3.2.2.1. Nature des sédiments
Les sédiments peu perméables propices à la conservation sont : les Argiles et les Marnes. A la
différence, les sables, les graviers et les conglomérats qui sont des sédiments perméables sont
peu propices à la conservation
7
Figure 4 : Aperçu de quelques matériaux (craie, grès et roches argileuse)
Il faut noter que le milieu marin est plus favorable que le milieu continental dans le processus
de fossilisation. Le bois peut également conserver à l'état fossile tous les détails de sa
structure. Enfin, un sol gelé peut parfaitement conserver des organismes vivants. Les
mammouths fossiles de Sibérie en sont un exemple très connu.
3.2.2.2. Exemple de fossilisation d’un trilobite
a. Un trilobite se déplaçait sur le fond marin pendant l'ère primaire
Figure 5 :
b. Le trilobite meurt; les parties molles de son corps se décomposent; la carapace conservée est progressivement recouverte par les sédiments (vase, sable ...)
8
Figure 6 :
c. La hauteur des dépôts, qui peut atteindre plusieurs centaines de mètres, exerce une pression qui transforme les sédiments en roche (exemples: la vase se transforme en schiste, le sable se transforme en grès). Les mouvements géologiques interviennent également dans le processus de formation de la roche (température, pression, déformations ...). C'est pendant cette phase de formation de la roche que le trilobite se fossilise.
Figure 7 :
d. Si les mouvements géologiques sont suffisamment importants, les fonds marins peuvent se soulever jusqu'à émerger complètement et former un massif montagneux (exemple: la formation du massif armoricain, il y a 240 millions d'années).
9
Figure 8
e. L'érosion (due à la pluie, le vent, le gel ...) décompose progressivement la roche.
Figure 9
f. Et dans les strates sédimentaires, on fini par trouver des fossiles (exemple: un trilobite).
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Figure 10
Types de fossilisation
Pour un trilobite, on identifie généralement 2 grands types de fossilisation.
Processus 1 : Le premier type est une fossilisation où la carapace d'origine du trilobite est totalement
dissoute pendant le processus de formation de la roche. Le fossile est alors constitué d'un moule interne et
d'un moule externe (c'est le cas de la majorité des trilobites ordoviciens de Bretagne). Les quelques
illustrations ci-dessous permettent d'expliquer ce type de fossilisation.
Figure 11 : Carapace de trilobite enfouie dans le substrat vaseux avant le processus de formation de la roche.
La carapace se dissout progressivement et un interstice apparaît. L'interstice est un espace qui correspond à
11
l'épaisseur de la carapace d'origine du trilobite.
Figure 12 : Dissolution progressive et apparition d’interstice
Lorsque l'on clive la roche, les moules interne et externe du trilobite se séparent, généralement sans grande difficulté. Le moule interne correspond à la partie convexe du trilobite. Le moule externe correspond à la partie concave.
Figure 13 : Moule externe et moule interne de trilobite
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Figure 14 : Exemple de trilobite ordovicien avec moules interne et externe (Calymène)
Processus 2 : Le deuxième type de fossilisation permet de conserver la carapace d'origine du trilobite. En
fait, pendant le processus de formation de la roche, la carapace est minéralisée par des échanges chimiques
complexes (c'est le cas des trilobites dévoniens du Maroc). La carapace, alors appelée "test", est une copie
conforme de la carapace d'origine. Généralement, le test permet d'observer des détails très fins comme la
granulation, les facettes visuelles.
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Figure 15 : Exemple de trilobite dévonien avec carapace (Proetus)
Les deux types de fossilisations sont dus à des différences dans la composition chimique de la
roche. En général, les trilobites que l'on trouve dans les schistes sont des moules internes et
externes. Les trilobites que l'on trouve dans les grès conservent leur carapace (test) sous forme
minérale. Pour les trilobites qui n'ont plus de test, les collectionneurs ont tendance à ne
conserver que les moules internes, car c'est la partie la plus esthétique. Or, il faut aussi
conserver les moules externes, car ils permettent, par moulage inverse, de reconstituer la
carapace d'origine avec des détails invisibles sur le moule interne.
3.2.2.3. Processus de fossilisation
3.2.2.3.1. Processus nécrotiques
Les processus nécrotiques regroupent les causes de la mort des organismes que sont : l’âge,
l’asphixie, la famine, le manque d’eau, le manque de lumière, les changements drastiques de
températures et de pression, l’empoisonnement, les parasites, les maladies, les blessures, la
prédation, etc. Il faut noter que ces causes sont rarement visibles sur les fossiles.
3.2.2.3.2. Biostratinomie
La biostratimonie est l’histoire de l’organisme depuis le moment de sa mort jusqu’à son
enfouissement final. L’état dans lequel les fossiles sont conservés est variable selon les cas :
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- La conservation des substances organiques (protéines+hydrates de carbones) est
difficile sauf dans quelques cas exceptionnel (le gel des mammouths de Sibérie et de
l’Alaska, dessiccation des vraies momies sous des climats extrêmement arides, etc.) ;
- Mais, il existe des substances organiques chimiquement inertes et donc fort stables
dont la chitine, la pseudochilite, la sporopollenine, la cellulose et la liguine) ;
- Les parties dures généralement minéralisées sont mieux conservées et jouent un rôle
paléiontologiquement très important. On peut reconnaître : le carbonate de calcium
(calcite et argonite) se rencontre chez les coquilles et tests d’invertébrés ; le phosphate
de calcium (caractérise le squelette des vertébrés) ; la silice (sous forme d’opale=silice
amorphe hydratée) est plus fréquente chez les radiolaires, les diatomés, les
spongiaires) ;
- l’enfouissement des fossiles doit être rapide et dans des sédiments de préférences à
grains fins mettant l’organisme à l’abri de l’air et des organismes nécrophages ainsi
que de l’abrasion par des vagues ou par transport ;
- l’abondance et la taille des organismes sont aussi des facteurs importants pour une
meilleure conservation (en effet, dans les prélèvements de forages par exemple, les
organismes de petites tailles sont les mieux conservés car ils ne sont pas broyés par le
matériel de forages et ils sont généralement très abondants quand ils existent.
Pour une meilleure interprétation paléogéographique, ces fossiles doivent être rencontrés
in situ en non remaniés (repris et déposés dans d’autres milieux que l’endroit où ils ont été
fossilisés).
3.2.2.3.3. Processus diagénétique
Le processus diagénétique de la fossilisation concerne les changements structuraux plus ou
moins importants qui interviennent après l’enfouissement des parties conservées. On peut
distinguer :
- La perméabilisation : La disparition de la trame protidique associées à la partie
minérale provoque parfois une perméabilisation plus ou moins prononcée des parties
dures de ces fossiles (exceptés les formes possédant des tests déjà perforés comme
certaines foraminifères) ;
- L’épigénisation ou pseudomorphose : qui est lié au remplacement (progressive,
molécule par molécule) de la substance originelle par une substance différente, tout en
conservant la morphologie.
15
De nombreuses substances constituent de ce fait, des substances de remplacement et
normalement, la silice en est la plus fréquente (on parle de silicification) ; le sulfure de fer
ou pyrite (on parle de pyritisation) ; l’oxyde de fer (on parle de ferruginisation) ; etc.
- La minéralisation : Dans ce cas, les organismes subissent l’action des eaux riches en sels minéraux dissous qui y circulent. On peut assister à deux actions différentes :
les parties molles de l’animal sont remplacées par la substance minérale ;
les parties dures peuvent être transformées.
Figure 16 : Mollusque transformé en calcédoine
L’intérieur de l’animal est donc transformé en roche ou on se retrouve avec un moule interne du vivant.
16
Figure 17 : Aperçu de Corail silicifié.
La deuxième action est une véritable substitution cristallochimique. Les résultats sont souvent
extraordinaires. On a pu découvrir ainsi des forêts entières parfaitement conservées. Les
arbres ont été transformés par la silice en blocs d’opale ou de calcédoine. On les retrouve dans
leur position originelle avec leurs racines.
- La carbonification : La carbonification est un processus de fossilisation qui intéresse
en particulier les végétaux. Elle est à l’origine des gisements de charbon. La plupart
remontent au Carbonifère (340 millions d’années minimum). A cette époque, les pays
actuels comme la Chine, l’Inde, l’Australie, l’Afrique, l’Amérique du Nord et une
partie de l’Europe, étaient recouverts d’immenses forêts et de zones marécageuses. Ce
sont les restes de ces forêts et marécages qui ont constitué la base des gisements de
charbon.
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Figure 18 : Aspect des rameaux de Mariopteris du Carbonifère
NB : Comment ces plantes se sont-elles transformées en charbon ? Ce sont les bactéries
anaérobies qui attaquent la cellulose des végétaux. Il y a diminution de l’oxygène et de l’azote
au profit du carbone. Plus le temps écoulé est important, plus le pourcentage de carbone est
élevé. Les différents charbons sont classés selon leur teneur en carbone et donc leur âge.
- L’incrustation : L’inscrustation se limite aux organismes assez récents. Ce processus
est en relation avec la présence d’eaux riches en carbonate de calcium. Les restes
organiques sont recouverts d’une pellicule minérale. Il ne reste à la fin du processus de
fossilisation qu’une fine empreinte. Par exemple : empreintes de feuilles, de tiges ;
- L’Ambre : Ce processus a permis de retrouver des Invertébrés ou des Vertébrés dans
un état de conservation parfaite. Dans ce processus, l’inclusion de petits animaux s’est
produite dans la résine de conifères qui s’est trouvée fossilisée, qu’on appelle ambre.
- La momification : Ce processus est très rare et permet la conservation complète des
organismes. On a ainsi retrouvé deux Anatosaurus du Crétacé supérieur ;
- La recristallisation : c’est la transformation d’une forme instable ‘exemple :
l’aragonite) d’un minéral en une dorme plus stable (exemple : carbonate de fer :
CaCO3) sans toutefois changer le chimisme du fossile ; par contre la morphologie peut
être affectée.
18
- La compaction : elle affecte les coquilles qui subiront d’importantes modifications
morphologiques.
3.2.2.4. Relation sédiment-fossile
Dans beaucoup de cas, le sédiment et le fossile sont contemporains. Cependant, si le fossile a
été transporté après sa mort, le sédiment peut être plus jeune ou plus ancien. C’est l’étude de
la relation sédiment-fossile qui permet d’obtenir des indications sur le milieu de vie de cet
organisme.
Figure 19 : Crustacé de l'Eocène. Gisement de Monte Bolca (Italie)
La sédimentation a débuté avec l’histoire de la Terre. Les sédiments se sont déposés au fil du
temps. C’est donc tout notre passé qui s’y trouve enfermé. Les géologues ont donné le nom de
« séries stratigraphiques » aux successions de ces couches. Les associations de la faune et de
la flore dans ces séries stratigraphiques permettent de les classer en périodes distinctes. Le
chapitre suivant sera entièrement dédié à la stratigraphie.
19
4. NOTION DE STRATIGRAPHIE
4.1. Définition et nomenclatures
Etymologiquement = description des couches de terrain qui constituent l’écorce terrestre. Du
latin : Stratum (=couverture) et de graphein (=écrire), le terme stratigraphie est une science
qui étudie donc la succession des dépôts sédimentaires (grès, calcaires, marnes, sables,
argiles, etc.), généralement arrangés en couches (=strates)
Elle a pour objectif de donner une explication de l’organisation et de l’agencement des divers
éléments de l’écorce terrestre.
La stratigraphie étudie la succession des dépôts sédimentaires (grès, calcaires, marnes, sales,
argiles, etc.) généralement arrangés en couches ou strates.
On distingue trois (3) branches principales de la stratigraphie :
- la lithostratigraphie ;
- la biostratigraphie ;
- la chronostratigraphie
4.1.1. la lithostratigraphie
Elle est basée sur la nature des terrains indépendamment du contenu en fossile (exemple :
corrélation litho stratigraphiques des niveaux de sables bitumineux de la région d’Adiaké). La
litho stratigraphie comporte quatre (4) subdivisions croissantes : strate, membre, formation et
groupe.
4.1.2. la biostratigraphie
La biostratigraphie est basée sur le contenu en fossiles de chaque unité lithologique
considérée (exemple : les divers niveaux de glauconites de la falaise de Fresco comporte une
variété de fossiles (nautiles, bivalves, échinodermes et foraminifères) qui permettent de les
20
dater du paléocène. Elle se décompose en plusieurs subdivisions également croissantes
(biozone, cénozone, acmé). Du fait de la spécialisation, on rencontre parfois les termes de
palynostratigraphie qui est basée sur les spores et les pollens.
4.1.3. la chronostratigraphie
Elle est basée sur de nombreuses méthodes (le plus souvent la géochronologie) en vue
d’organiser les séquences sédimentaires en unités chronostratigraphiques, dont les plus
utilisées à l’échelle mondiale sont :
- l’étage (âge géochronologique moyen 5 à 6 millions d’années). Le nom de l’étage
correspond en principe à l’endroit où il a été décrit pour la première fois : exemple :
l »Aquitanien (Aquitaine au Sud ouest de la France). L’étage est l’unité de base de la
stratigraphie permettant d’établir des corrélations à grande distance :
- la série (formée de plusieurs étage pendant une époque données ;
- le système (regroupe plusieurs séries accumulées durant une période).
Une échelle stratigraphique (Figure 20) a été établie et périodiquement remise à jour en
fonction des nouvelles découvertes. De nombreuses divisions ont été récemment distinguées à
partir de nouvelles spécialités ou disciplines géologiques diverses : sismostratigraphie,
magnétostratigraphie, etc.
21
Figure 20 : Illustration d’une échelle stratigraphique
22
4.2. Principes de la stratigraphie
Trois principes fondamentaux soutiennent la stratigraphie : les principes de superposition, de
continuité latérale et d’identité paléontologique.
Principe de superposition : en l'absence d'évènement tectonique, une couche sédimentaire
est plus récente que celle qu'elle recouvre et plus ancienne que celle qui la recouvre [Avicenna
(Perse: Ibn Sina), 1027, reformulé par Nicolas Steno (Danemark: Niels Stensen), 1669].
principe d'horizontalité : dans la plupart des cas, les couches sédimentaires se déposent
horizontalement [Nicolas Steno (Danemark: Niels Stensen), 1669] ; une couche qui n'est pas
en position horizontale a probablement subi des déformations postérieures à son dépôt.
Principe de continuité latérale : une couche est du même âge sur toute son étendue [Nicolas
Steno (Danemark: Niels Stensen), 1669]. Discordance tectonique [James Hutton (Écosse),
~1788]. Principe d'uniformitarisme : les structures géologiques passées ont été formées par
des phénomènes (sédimentaires, tectoniques ou autres) toujours visibles de nos jours
[Avicenna (Perse: Ibn Sina), 1027, reformulé par James Hutton (Écosse), 1794]. Principe des
successions des "faunes" (et des "flores") [William Smith (Angleterre), 1799]
Principe d'identité paléontologique : Deux couches ayant le même contenu fossilifère sont
considérées comme ayant le même âge. Ce principe se base sur l'existence de fossiles
stratigraphiques. Il permet de corréler des séries sédimentaires de régions éloignées [William
Smith (Angleterre),~1799]. Principe de recoupement : les couches sédimentaires sont plus
anciennes que les failles ou les roches qui les recoupent [Charles Lyell (Écosse), ~1830].
Principe d'inclusion : des blocs de roche inclus dans une autre couche sont plus anciens que
cette dernière [Charles Lyell (Écosse), ~1830]. Walther's Law [Johannes Walther
(Allemagne), 1894] : illustration au verso ! Remarque : Attention, il y a bien évidemment des
contre-exemples ! TP N°2 Planète Terre (référence : cours de Bruno Granier)
5. ETUDE DE QUELQUES MACROFOSSILES
23
La géologie historique s’appuie sur de nombreux organismes ou reliques d’organismes issus
de plusieurs embranchements comme ceux des Mollusques, des Arthropodes et des
Echinodermes qui seront brièvement étudiés dans ce cours.
5.1. Embranchement des mollusquesLes Mollusques présentent une grande diversité de formes bâties sur un même plan d’organisation fondamental. Le corps généralement massif est caractérisé par la présence d’un manteau, d’une cavité palléale, d’un pied (pouvant être secondairement absent, comme chez l’huître). Ils se distinguent des Annélides et des Arthropodes par l’absence de segmentation. Le coelome est réduit chez l’adulte. On rencontre chez les mollusques : la classe des bivalves, la classe des gastéropodes et la classe des céphalopodes.
5.1.1. Les bivalves
Morphologie de la coquille des bivalves
Les deux valves dans le cas général sont identiques : on parle alors de coquille équivalente. Mais dans certains cas, le plus souvent, les deux valves sont bien différencie à cause du mode de vie de la bivalve : on parle de coquille inéquivalve.
Figure 21 : Aperçu de quelques coquilles de bivalves
Observation de la face externe (voir les séances de TD et TP du cours entier)
Orientation de la coquille (voir les séances de TD et TP du cours entier)
Orientation de la face interne (voir les séances de TD et TP du cours entier)
24
Répartition stratigraphique des bivalves
Les premier bivalves sont paléozoïques et datent du Cambrien. Ces organismes vivants n’ont réellement commencé à se développer qu’à partir du secondaire. Ce groupe d’organisme vivants fut en plein essor depuis le Tertiaire. Ils sont de bons fossiles de faciès et assez rarement de bons fossiles stratigraphiques.
5.1.2. Les gastéropodes
Les gastéropodes sont des animaux presque toujours asymétriques, dont le corps est divisé en trois régions distinctes (Figure 22) :
En avant, la tête, presque toujours munie de tentacules, portant des yeux à leur extrémité ou à leur base ;
Ventralement, un pied élargi en un disque reptateur, ou parfois transformé en organe de natation ;
Dorsalement, une masse viscérale, parfois nue mais très généralement enfermée dans une coquille d'une seule pièce.
Ces mollusques sont unisexués ou hermaphrodites, ovipares ou vivipares. Le développement comprend généralement un stade pendant lequel la larve, pourvue d'une petite coquille spirale operculée et d'un voile cilié, nage librement. C'est la larve trochophore caractéristique des mollusques, mais qui manque chez les gastéropodes terrestres. La plupart de ces animaux vivent dans la mer (comme les patelles, les buccins), et peuvent même être pélagiques (ptéropodes). D'autres sont terrestres, comme les limaces et les escargots, ou habitent les eaux douces, comme les paludines et les lymnées.
Figure 22: Apreçu de la morphologie des gestéropodes
25
Morphologie de la coquille des gastéropodes
La coquille des gastéropodes est éminemment variable en forme, grandeur et coloris (Figures
23 et 24). Il en est dont l'ouverture est fermée par une pièce mobile cornée ou calcaire,
l'opercule, pièce absente chez d'autres. De nombreuses espèces de gastéropodes sont munies
d'une coquille extérieure, quelquefois atrophiée chez les espèces qualifiées de limace ou assez
grosse pour contenir tout l'animal chez les espèces qualifiées d'escargot par exemple, lui
permettant ainsi d'échapper à leurs prédateurs et survivre à des conditions d'extrême chaleur
ou sécheresse pour les espèces terrestres. Ces coquilles dite univalves présentent des
particularité par rapport aux coquilles des autres mollusques. La coquille est sécrétée par un
épais pli de peau, appelé le manteau. Elle est composée principalement de carbonate de
calcium. Les gastéropodes ont donc besoin d'une alimentation riche en calcium.
Figure 23 : Description de la coquille des gastéropode
26
27
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31
Figure 24: Vue de quelques coquilles de gastéropodes
Observation de la face externe (voir les séances de TD et TP du cours entier)
Orientation de la coquille (voir les séances de TD et TP du cours entier)
Orientation de la face interne (voir les séances de TD et TP du cours entier)
32
Répartition stratigraphique
Le nombre des espèces de gastéropodes dépasserait 100 000 et on les rencontre sur tout le globe, et à l'état fossile depuis le cambrien jusqu’à nos jours.
5.1.3. Les céphalopodesLes céphalopodes sont les mollusques les plus élevés en organisation. Ils possèdent tous les organes suivants :
Une tête avec un véritable cerveau, De gros yeux latéraux ; Une bouche pourvue d’une mâchoire cornée (bec de perroquet) ; Un pied très différenciée Un manteau qui entoure la masse viscérale ; Une coquille (sauf chez les octopodes) appelé phragmocôme interne ou externe.
La morphologie comme la taille de ces organismes est variable (Figures 25 et 26). On a de peitite talle (quelques mm) et de grands (quelques m). On y rencontre dans les céphalopodes : les Coleoidées, les Nautiloidés et les Ammonoidés (voir leur description complète dans les TD et TP du cours).
Figure 25: Morphologie de quelques céphalopodes
33
Figure 26: Photos de céphalopode rencontré dans la méditerranée Poulpe et Seiche)
Observation de la face externe (voir les séances de TD et TP du cours entier)
Orientation de la coquille (voir les séances de TD et TP du cours entier)
Orientation de la face interne (voir les séances de TD et TP du cours entier)
Répartition stratigraphique
Parmi les céphalopodes, les Belmnites sont d’un grand intérêt pour la datation des terrains jurassique et crétacé. Les toutes premières formes sont du carbonifère. Mais le développement de leur ordre ne commence réellement qu’au Jurassique om elles ont pu être abondantes comme en témoignent les véritables champs de Rostres caractérisant certaines formations marines de cette époque.
34
5.2. Embranchement des ArthropodesLes arthropodes (Figure 27) sont des animaux caractères par un squelette interne segmenté et articulé : la carapace/ Elle est de nature chitineuse et parfois imprégné de calcaire.
Figure 27: Vue de quelques arthropodes
Le corps de ces organismes est typiquement divisé en trois (3) parties : la tête, le thorax et l’abdomen. La tête porte des appendices sensoriels ou préhensibles le thorax porte les appendices locomoteurs (les pattes). La respiration se fait suivant les cas à l’aide de branchies ou de trachées. On y rencontre cinq (5) classes :
35
Crustacés ; Chelicerates ; Trilobitomorphes ; Hexapodes Myriapodes
Dans ce cours nous ne ferons cas que des trilobites qui sont des Trilobitomorphes (voir le détail du cours).
Observation de la face externe (voir les séances de TD et TP du cours entier)
Orientation de la coquille (voir les séances de TD et TP du cours entier)
Orientation de la face interne (voir les séances de TD et TP du cours entier)
Répartition stratigraphique
C'est au Cambrien que les trilobites connaissent leur plus grand développement et une grande
diversité, bien que les formes restent très "classiques" (Figure 28). Après une première crise à
la fin de Cambrien, les trilobites de l'Ordovicien montrent une très grande diversification et
partent à la conquête de nombreux environnements. Le passage de l'Ordovicien au Silurien
sera à nouveau difficile. Ils ne retrouveront ensuite plus la variété et diversité antérieure. A la
fin du Dévonien, il ne reste plus que deux familles de trilobites. Les derniers d'entre eux
disparaissent définitivement à la limite Permien-Trias.
Figure 28: Répartition stratigraphique des trilobites
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5.3. Embranchement des BrachiopodesIl est à noter que la division traditionnelle en deux classes Articulata et Inarticulata, n'est plus
d'application actuellement. Cette division était le reflet de ressemblances morphologiques
entre espèces. On a toutefois remarqué que cette morphologie externe était plus liée à une
adaptation fonctionnelle par rapport au milieu de vie, qu'à une parenté quelconque
(phénomène de convergences évolutives). Des nouvelles techniques ont permis de changer
cette classification en tenant compte de l'organisation interne des individus, bien plus à
l'image de cette parenté. On connait donc actuellement trois subphyla : Linguiformea et
Craniiformea qui rassemblent les anciens inarticulés. Les Rhynchonelliformea quant à eux
sont l'équivalent des anciens articulés.
Description de la coquille des Brachiopodes
La coquille est constituée de deux valves de tailles inégales dont l’une est dorsale (brachiale)
et l’autre ventrale (ou pédonculaire). Chez les bivalves, les valves sont droites et gauche.
Cette coquille est constituée de chitine et de carbonate de calcium ou de phosphate de
calcium. Elle est secrétée par une extension de la paroi corporelle, le manteau (qui n’est pas
homologue au manteau des mollusques). On y distingue un pédoncule sortant de la valve
ventrale fixe l’animal au substrat (il existe quelques espèces sans pédoncules). Le tube
digestif de ces organismes est en U (comme chez tous les lophophorates) et il débouche sur un
anus chez les inarticulés alors qu’il est aveugle chez les articulés. Leur corps, qui comprend à
l’arrière la masse viscérale et à l’avant le lophophore (chez les brachiopodes il est constitués
de deux bras hélicoïdaux munis de cils, entourant la bouche et servant à apporter les aliments
à cette dernière), est fixé au support par le pédoncule
Observation de la face externe (voir les séances de TD et TP du cours entier)
Orientation de la coquille (voir les séances de TD et TP du cours entier)
Orientation de la face interne (voir les séances de TD et TP du cours entier)
Répartition stratigraphique
Les brachiopodes ont indéniablement connu leur apogée au Paléozoïque. Bien qu'ils
apparaissent dés le début du Cambrien, c'est à l'Ordovicien qu'ils connaissent un premier
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grand rayonnement. Après une petite baise de régime au Silurien, le Dévonien est considéré
comme leur période de plus grande diversité. Grandes victimes de la crise Permo-Trias, ils ne
s'en remettront que partiellement et ne connaîtront plus qu'un certain succès au Jurassique.
Mis en concurence avec les bivalves au mode de vie similaire, ces dernier on une meilleure
capacité d'adaptation. Les brachiopodes ne pourront pas assurer leur survie et sont très peu à
avoir survécu aujourd'hui. Ceux qui ont survécu ont du se replier sur des niches écologiques
difficiles tels que les milieux intertidaux ou les eaux marines profondes. Il est à noter que ce
sont les ordres les plus archaïques qui ont le mieux résisté au temps . Ainsi les lingules sont
apparues dès la base du Cambrien et sont aujourd'hui l'un des principaux représentants
survivants de ce phylum autrefois florissant.
Figure 29: Répartition stratigraphique de quelques Brachiopodes
5.4. Embranchement des EchinodermesLes échinodermes (Echinodermata) (Figure 30) forment un embranchement d'animaux
marins benthiques présents à toutes les profondeurs océaniques, dont les premières traces
fossiles remontent au Cambrien. Il compte 7 000 espèces vivant actuellement, dont les
représentants les plus connus sont les oursins et les étoiles de mer. Plus de 13 000 espèces
d'échinodermes ont disparu. Très originaux, ils possèdent un certain nombre de
caractéristiques uniques dans le monde animal. Les principales sont une symétrie pentaradiée,
l'existence d'un test calcaire et la présence d'un système aquifère. Groupe frère des chordés au
sein des deutérostomiens. La forme adulte est organisée autour d'une symétrie pentaradiée,
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mais les formes embryonnaires — bilatérales — les rangent aux côtés des chordés dans le
groupe des deutérostomiens.
Figure 30 : Vue de quelques Echinodermes
Ils partagent d'ailleurs avec eux bon nombre de caractéristiques biochimiques. Cette symétrie
se retrouve dans la morphologie générale mais également dans l'ensemble de l'organisation du
corps, depuis le système nerveux jusqu'au squelette calcifié constitué de plaques et d'épines
qui entourent et protègent l'intérieur du corps. Leur système vasculaire est réduit et ouvert. À
côté ils disposent d'un système aquifère qui assure quelques-unes des fonctions du sang et
quelques autres : échanges gazeux, locomotion et nutrition. Cependant le système digestif est
complet et parfaitement fonctionnel. Le système nerveux est constitué d'un anneau nerveux
autour de la bouche d'où partent des nerfs selon une structure radiaire (pas de système
nerveux central). Les sexes sont séparés. Le sperme et les ovocytes sont libérés dans le milieu,
la fécondation a lieu au hasard dans le milieu extérieur. Les échinodermes, et particulièrement
les oursins ont été très utiles dans la compréhension du phénomène de fécondation,
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notamment en ce qui concerne les mouvements ioniques lors de la pénétration du
spermatozoïde.
Observation de la face externe (voir les séances de TD et TP du cours entier)
Orientation de la coquille (voir les séances de TD et TP du cours entier)
Orientation de la face interne (voir les séances de TD et TP du cours entier)
Répartition stratigraphique
Il existe actuellement 5 classes d'échinodermes. Par le passé, on dénombre une vingtaine de
classes ayant existées. La plus grande diversité des échinodermes se démarque clairement sur
le Paléozoïque. Le tableau ci-dessous ne reprend pas tout une série de petites classes
d'échinodermes ayant existées au Paléozoïque. Les différentes classes peuvent être répartie
suivant deux sous-embranchements, suivant qu'ils soient vagiles ou sessiles :
Pelmatozoaires = fixes : cystidés, blastoïdes, carpoïdes, crinoïdes ;
Eleuthérozoaires = libres : holturidés, astéridés, ophiuridés, échinidés ;
Il est à noter que cette différence de mode de vie implique une différence de fonction
anatomique. Les crinoïdes utilisent leurs podia à des fins alimentaires, alors que les formes
mobiles d'échinodermes utilisent leurs podia pour la locomotion.
Dans l'ensemble, les échinodermes ont peu évolué. Les Astéroïdes et les Ophiuroïdes
apparaissent à l'Ordovicien comme les Crinoïdes et n'ont pas connu d'évolution majeure
depuis. Seuls les Echinoïdes connaissent un grand développement et une diversification au
Mésozoïque.
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Figure 31 : Répartitition stratigraphique des Echinoïdes
QUELQUES REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUES
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Cocody (Côte d’Ivoire, Abidjan). 37 p
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l’environnement, édition Masson. 189 p.
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