Ordovicien: climat et explosion de la biodiversité

Extraits de cet article:

(...) l'explosion de la biomasse et de la biodiversité marine, dont la trace a été conservée par les fossiles datant d'il y a 460 millions d'années, a coïncidé avec un refroidissement global à la fin duquel le nombre de genres et de familles d'êtres vivants avait triplé ou quadruplé par rapport à l'époque précédente.

(...) Il y a plus de 490 millions d'années, avant l'Ordovicien, l'atmosphère terrestre était plus riche en CO2, ce qui la maintenait dans un état plus chaud (par effet de serre induit par ce gaz). La température des océans atteignait alors 45 °C, température peu favorable à un taux élevé d'oxygène dissous. 

La biodiversité a contribué, via la photosynthèse et la production de « puits de carbone » à pomper et fixer le CO2 atmosphérique. Il y a environ 460 millions d'années, les mers se sont lentement refroidies, et ce refroidissement progressif a été contemporain d'une explosion de la biodiversité. Il semble que la biodiversité ait favorisé un refroidissement, et que ce refroidissement ait favorisé le développement de cette biodiversité. L'apparition des récifs coralliens a notamment joué un rôle important.

Timothy Lenton, de l'université d'Exeter (Royaume-Uni), complète ce scénario en ajoutant que l'altération des roches, engendrée par les végétaux colonisant les continents, induit elle aussi une réaction chimique consommatrice de CO2. La teneur en gaz carbonique aurait ainsi diminué de moitié, provoquant une baisse de température globale de 5 °C et donc une glaciation il y a 460 Ma, la glaciation de l'Ordovicien supérieur. 

(...) Le délitement continu des roches amène des quantités importantes de phosphore et de fer dans les océans, ce qui favorise le développement du phytoplancton et crée ainsi un gros puits de carbone marin. Ceci induit une autre période de glaciation environ 15 Ma plus tard.

Paysage ordovicien

Plancher glaciaire ordovicien au Maroc. Les stries imprimées sur le rocher par le mouvement de la glace indiquent le sens des écoulements glaciaires. (Crédits : J.-F. Ghienne)

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Stries centimétriques intra-sédimentaires formées et préservées sur des plans de cisaillement affectant la pile sous-glaciaire de sédiments (Sud libyen). (Crédits : J.-F. Ghienne)

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Formation des Appalaches

Extraits du site du professeur Bourque:

Un enfoncement de la croûte océanique au large de Laurentia a formé une zone de subduction et induit un arc insulaire volcanique dont on retrouve aujourd'hui des vestiges dans les Appalaches du Québec. Des épanchements volcaniques venant de l'arc insulaire se mêlaient aux grandes épaisseurs de boues et de sables qui s'accumulaient entre la marge continentale et l'arc volcanique:

Vers la fin de l'Ordovicien, il y a 450 Ma, Iapetus continuait à se refermer. L'arc volcanique insulaire qui se trouvait au large de Laurentia entra en collision avec la marge continentale de Laurentia: une chaîne de montagne s'est formée, la chaîne taconnienne, la première phase de la formation des Appalaches. Il s'est agi d'une collision de type lithosphère océanique contre lithosphère continentale pour former une chaîne de montagnes immature.

Jouxtant la chaîne taconnienne, il y avait une zone de roches non déformées, la Plate-forme du St-Laurent, correspondant aux sédiments déposés sur le plateau continental. Une grande partie de la chaîne taconnienne a été transportée sur la Plate-forme du St-Laurent, à la faveur d'une grande zone de décollement, la faille Logan (trait gras rouge sur la figure):

La faible élévation de la chaîne taconienne a permis une érosion rapide qui, couplée à un enfoncement tectonique, a amené un envahissement progressif de la mer. Il s'est donc développé, entre Laurentia et Avalonia, un bassin marin (toujours l'océan Iapétus) qui durant tout le Silurien et une grande partie du Dévonien recevra les sédiments provenant de l'érosion de la jeune chaîne taconienne et du continent Laurentia, ainsi que des épanchements volcaniques reliés possiblement à une zone de subduction au large de la chaîne taconienne:

À la fin du Silurien - début Dévonien, il y a quelque 420 Ma, l'Océan Iapetus était presque refermé.

Durant la période allant de -420 à - 380 Ma, la collision se fera progressivement du sud vers le nord pour former la chaîne acadienne au sud (seconde phase des Appalaches) et la chaîne calédonienne au nord entre le Groenland et la Scandinavie. Cette grande chaîne acadienne-calédonienne est venue souder Baltica à Laurentia pour former une plus grande masse continentale:

Au niveau des Appalaches, les sédiments et les roches volcaniques qui s'étaient déposés durant tout le Silurien et une grande partie du Dévonien dans l'océan Iapetus ont été soulevés et déformés pour construire la chaîne acadienne, la seconde phase des Appalaches, qui est venue se superposer à la chaîne taconienne. Au sud, l'océan Rhéïque se refermait progressivement entre Gondwana et le nouveau continent Laurentia-Baltica:

La collision se terminera 20 à 40 Ma plus tard, autour de -340 Ma, avec la fermeture du bras de mer entre les deux masses continentales et la formation de la chaîne des Mauritanides (Maroc), aussi appelée la chaîne hercynienne:

C'est finalement à la fin du Carbonifère, il y a 300 Ma, que s'est terminé le regroupement des pièces continentales pour former ce mégacontinent de Wegener, la Pangée, une histoire de près de 300 Ma. Ce mégacontinent de la Pangée va demeurer stable jusqu'à la fin du Trias, soit pour une période d'environ 100 Ma, où il commencera à se fragmenter pour donner naissance, entre autres, à l'Atlantique.

Astroblème du Lac à l'Eau Claire (Lac Wiyâshâkimî)

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Le lac est formé de deux dépressions qui seraient des cratères d'impact de météorites, le diamètre de chaque cratère étant respectivement de 36 et 26 km de diamètre, formant un plan d'eau continu, partiellement séparés par une bande d'îles de moins de 10 km de large. Alors que ces cratères étaient considérés comme ayant une origine commune, une étude de 2014 tend à prouver qu'ils sont la conséquence de deux impacts distincts, le cratère est datant de l'Ordovicien (entre 460 et 470 millions d'années), le cratère ouest du Permien (286 millions d'années).

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Les acanthodiens (Miguasha)

Titre : Diplacanthus
Auteur : Illustration de François Miville-Deschênes
Sources : Parc national de Miguasha

Description :
Diplacanthus, un acanthodien de Miguasha.


Extraits de cet article:

Ils sont un de ces grands groupes n’ayant pas survécu au passage du temps et ayant disparu au cours du Permien. Apparus à la fin de l’Ordovicien ou au début du Silurien, les acanthodiens ont quand même été présents durant 150 millions d’années dans les eaux du globe.

À l’instar des placodermes, on ne les connaît que sous la forme fossile. Leur nom vient du mot grec acanthos, signifiant épine, car les acanthodiens sont caractérisés par de fortes épines à l’avant de chacune de leurs nageoires. Des nageoires bien particulières, puisqu’elles sont dépourvues de rayons. Il s’agit en fait de petites membranes de peau recouvertes des mêmes écailles que sur le corps. Les acanthodiens se distinguent d’ailleurs par leurs toutes petites écailles en losange, rappelant vaguement celles des requins.

(...) ils ont surtout prospéré au Dévonien, durant lequel ils ont atteint une distribution mondiale, sans toutefois être le groupe prédominant dans aucune région.

(...) Leur squelette interne fait de fragile cartilage rend la fossilisation très rare et leurs fossiles souvent incomplets, d’où la précieuse importance des quatre espèces découvertes à Miguasha.

La plupart des acanthodiens ne dépassaient pas 25 cm, quoique Gyracanthus ait pu atteindre au Carbonifère la taille d’environ deux mètres. Leur corps était long et fusiforme, la bouche était terminale, les yeux étaient plutôt grands et placés loin vers l’avant et leur queue était épicerque. Cette morphologie suggère un sens de la vue très développé et un style de vie où la nage active prédominait. Plusieurs étaient carnivores, avec de nombreuses petites dents. D’autres, qui en étaient dépourvus, filtraient leur nourriture en nageant, comme c’est le cas des espèces de Miguasha. Leurs épines devaient sûrement les protéger contre la prédation, même si leurs restes sont parfois trouvés dans l’abdomen de d’autres espèces et dans des coprolithes.

Il y a 450 millions d'années...

La Laurentie à la fin de l'Ordovicien.

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Ordovicien

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La Terre à l'Ordovicien

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L'extinction de l'Ordovicien

Extraits de cet article:

C’est depuis longtemps le plus grand et le plus ancien mystère du meurtre de notre planète. Il y a environ 445 millions d'années, environ 85% de toutes les espèces marines ont disparu dans un éclair géologique connu sous le nom d'extinction massive de l'Ordovicien tardif.

(...) Des éruptions volcaniques généralisées ont déclenché suffisamment de dioxyde de carbone pour chauffer la planète et déclencher deux impulsions d'extinction séparées par 1 million d'années, rapportent-ils.

(...) Le Dr Bond et le Dr Grasby ont atteint leur hypothèse volcanique après avoir recueilli des roches ordoviciennes dans un petit ruisseau du sud de l'Écosse. Ils ont ensuite expédié ces roches à Vancouver, en Colombie-Britannique, où les spécimens ont été chauffés dans un laboratoire jusqu'à ce qu'ils libèrent de grandes quantités de mercure - un signe révélateur que les volcans avaient secoué l'époque.

Les roches émettaient également du molybdène et de l'uranium - des proxies géochimiques qui suggèrent que les océans étaient désoxygénés à l'époque. Seul le réchauffement prive les océans d'oxygène, disent-ils, asphyxiant les espèces qui y vivent.

(...) Ces découvertes ont permis à l'équipe de brosser un nouveau tableau - qui ne fait pas abstraction de la glaciation à l'époque, mais suggère que le climat plus frais a été ponctué par des événements de réchauffement climatique déclenchés par des éruptions volcaniques.

Ordovicien (PaleoGuy)

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Fossiles de l'Ordovicien

Photos: Jean Barbeau

Scène de l'Ordovicien (Ntvtiko)

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Endoceras giganteum

Endoceras giganteum, Ordovicien, États-Unis, 3 m de long, le plus grand spécimen connu.

Pour plus d'infos sur cet animal, cliquez ici.

Photo trouvée dans cette étude (page 275).

Cameroceras

Extrait de la page Wikipédia: Cameroceras est un genre éteint de nautiloïdes géants, qui vivait à l'Ordovicien. Sa taille a été évaluée à partir de restes fragmentaires de sa coquille. Initialement estimée à 9 m la longueur de celle-ci a été ensuite révisée à environ 6 m ce qui en fait tout de même un des plus grands céphalopodes orthocônes et mollusques du Paléozoïque ayant existé. Il se nourrissait de scorpions de mer et de trilobites.

Un fossile de cet animal a été retrouvé sur l'île Bizard, à Montréal.

Artiste: Frank Lode

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Dérives continentales et calottes glacières

Ce vidéo de Christopher Scotese, un expert en paléogéographie, montre l'évolution des continents et des océans sur 539 millions d'années. Les mers épicontinentales (surface  continentales émergées) sont clairement représentées en bleu clair. De plus, on voit les calottes glaciaires.

La calotte qui se développe à la fin de l'Ordovicien sur le Gondwana est probablement responsable de la première extinction de  masse.

Histoire des Appalaches

Extraits du site du professeur Bourque:

Au début du Cambrien, l'océan Iapetus s'est formé par la séparation des deux masses continentales Laurentia et Baltica.

Cet océan s'ouvrait grâce à l'étalement des fonds océaniques à partir d'une dorsale. Dans cet océan se déposaient aussi des sédiments. Du côté de Laurentia, des quantités énormes de sédiments provenaient de l'érosion de cette haute chaîne de montagnes formée à la fin du Protérozoïque, la chaîne de Grenville.

Au début de l'Ordovicien, la direction du mouvement des masses continentales s'est inversée: Baltica, accompagné de morceaux de continents plus petits, dont un qui a été appelé le microcontinent Avalonia, se rapprochait de Laurentia. Avalonia tire son nom de la péninsule d'Avalon à Terreneuve qui est formée par cet ancien microcontinent.

Un enfoncement de la croûte océanique en bordure de Laurentia a formé une zone de subduction et induit un arc insulaire volcanique dont on retrouve aujourd'hui des vestiges dans les Appalaches du Québec. Des épanchements volcaniques venant de l'arc insulaire se mêlaient aux grandes épaisseurs de boues et de sables qui s'accumulaient entre la marge continentale et l'arc volcanique.

Vers la fin de l'Ordovicien, la collision entre la plaque continentale, Laurentia, et la plaque océanique avec son arc insulaire, produisit une première chaîne de montagne immature, la chaîne taconienne, la première phase de la construction des Appalaches.

Ces mouvements tectoniques on conduit à la situation suivante: entre Laurentia et Avalonia, il persistait un bassin marin, l'océan Iapétus, qui durant tout le Silurien et une grande partie du Dévonien recevra les sédiments provenant de l'érosion de la jeune chaîne taconienne, ainsi que des épanchements volcaniques provenant de fissures dans la mince croûte continentale nouvellement formée. Au large d'Avalonia, il y avait un océan que les géologues ont appelé l'océan Rhéïque.

Dans la foulée de la fermeture progressive de Iapetus, il y eut une collision entre Laurentia et le chaînon de microcontinents (incluant Avalonia), au milieu du Dévonien.

Les sédiments (incluant la grande barrière récifale du Silurien) et les roches volcaniques qui s'étaient déposés durant tout le Silurien et une grande partie du Dévonien dans l'océan Iapetus ont été soulevés et déformés pour construire la chaîne acadienne, la seconde phase des Appalaches, qui est venue se superposer à la chaîne taconienne. Progressivement, au sud, l'océan Rhéïque continuait à se fermer.

C'est finalement la collision entre toutes les masses continentales, à la fin du Carbonifère-début du Permien, qui a créé la chaîne des Mauritanides (Mauritanie et Maroc), qu'on appelle aussi la chaîne hercynienne.

Ces chaînes de montagnes (Appalaches et Mauritanides) se situent à l'intérieur du mégacontinent Pangée.

C'est au Trias-Jurassique que la Pangée a commencé à se fragmenter. La fracture qui a séparé l'Afrique de l'Amérique s'est faite dans les Mauritanides. Avec l'ouverture de l'Atlantique, des morceaux de ces Mauritanides - certains disent des morceaux du Maroc - sont restés accrochés à la masses continentales américaine. La Floride en est un exemple, ainsi que la demie sud de la Nouvelle-Écosse.

Scorpions de mer du Paléozoïque

Extraits du fascinant article:

De nombreuses variétés de prédateurs blindés régnaient sur les océans bien avant l'ère des dinosaures. Parmi les plus inhabituels étaient les euryptérides, les soi-disant "scorpions de mer." Certains étaient de la taille d'une main humaine tandis que d'autres grandissaient plus qu'un homme et étaient parmi les plus grands arthropodes sur Terre.

(...) Ces créatures ont duré un temps incroyablement long, de l'Ordovicien (467,3 millions d'années) au Permien (il y a 248 millions d'années) et sont apparues sous une variété de formes incroyables, parfois terrifiantes.

Durant leur règne, les euryptérides résilients virent l'évolution de certains des premiers ancêtres des coraux, des nautiles géants à coquille droite et même l'apparition des premiers poissons. La plupart de ces Euryptérides vivaient dans la mer. Mais au fil du temps, quelques-uns se sont aventurés dans des systèmes d'eau douce, laissant leurs traces dans le limon fluvial. Les exosquelettes de ces créatures font d'excellents fossiles conservés dans les trois dimensions. Les fossiles d'Eurypterides nous donnent un regard unique sur ces créatures, et nous pouvons reconstruire leurs corps avec une confiance relative.

Les premiers fossiles d'un euryptéride ou «scorpion marin» ont été découverts en 1818 par un collectionneur de fossiles nommé S.L. Mitchill. L'holotype, le premier spécimen connu, a été recueilli dans la région de New York et était autrefois considéré comme faisant partie d'un ancien poisson-chat.

(...) Eurypterus lui-même était assez typique pour son genre. Il semblait clairement avoir une large distribution selon les normes d'aujourd'hui. Même à l'époque, au cours du Silurien, les localités d'Eurypterus seraient dispersées à travers l'hémisphère nord. Certaines parties de l'Europe et de l'Amérique du Nord, en particulier, étaient méconnaissables à cette époque, de nombreux continents septentrionaux se trouvant au centre de la Terre, à peu près autour de l'équateur. Pendant son règne, c'était le membre le plus abondant de sa famille.

(...) Les spécimens les plus typiques sont de petits animaux d'environ 20 centimètres de long alors que les plus gros sont plus de six fois plus longs.

Malgré cette taille formidable, Eurypterus était loin d'être le plus grand de son genre. Ce record va plutôt à ce qui aurait pu être le plus grand arthropode à avoir jamais vécu. Son nom est Jaekelopterus, et il est surtout connu des rochers de Rhénanie en Allemagne.

(...) Il y avait plein d'euryptéridés carnivores, et même les plus anciens étaient des chasseurs formidables. L'une des découvertes euryptérides les plus récentes est celle de Pentecopterus. Il a été découvert dans les roches de l'Ordovicien en Iowa, environ 467,3 millions d'années. Cela en fait non seulement le membre le plus âgé de sa famille, mais aussi l'un des plus grands, avec 1,83 mètre de long.

(...) La raison derrière la mort subite des scorpions marins et des dizaines d'autres animaux marins et terrestres de la période était due à la puissante extinction du Permien. Ce fut le pire événement d'extinction de l'histoire de la vie. Il a éradiqué plus de 96 pour cent de toute la vie marine sur Terre. Les Euryptérides, bien sûr, ont également été victimes de cette extinction, et tous ont été anéantis à la fin du Paléozoïque, il y a environ 252 millions d'années.

La grande extinction du Permien a probablement été causée par un certain nombre de catastrophes naturelles, y compris peut-être une collision avec une comète, tout comme l'extinction du Crétacé final. Une autre cause possible pourrait être une augmentation de l'activité volcanique dans le monde, avec les tristement célèbres pièges de Sibérie étant l'épicentre possible de ces éruptions. L'éruption a couvert une zone incroyable d'environ 770 000 miles carrés dans peut-être la plus grande éruption de basalte de l'histoire de l'inondation.

À la fin, les puissants scorpions marins ont été incapables de survivre, tout comme les autres invertébrés marins de l'âge. Les trilobites, les nautiloïdes orthoconiques et d'autres s'y sont joints, mettant ainsi fin au long règne des invertébrés marins géants.

Le Québec sous les tropiques

Extraits de cet article:

Imaginez le Québec bordé par un récif corallien, recouvert d’une mer chaude peu profonde où s’épanouit une riche biodiversité aquatique tropicale. Ce n’est pas un scénario futuriste, mais le Québec tel qu’il était il y a 450 millions d’années, alors qu’il se trouvait près de l’équateur. 

(...) L’exposition Le Québec, une mer de fossiles nous transporte dans l’Ordovicien, une ère géologique précédant de longtemps celle des dinosaures, où la végétation terrestre n’existait pas encore. Difficile de se représenter à quoi ressemblait notre belle province à cette époque. Heureusement, la nature nous a laissé des preuves de l’existence des espèces qui peuplaient notre planète : les fossiles. Le Québec regorge de sites paléontologiques. « De Montréal à l’ile d’Anticosti, en passant par le Témiscamingue, les fossiles se cachent partout », nous apprend Alexandre Guertin-Pasquier, coprésident du musée.

À cette époque, coraux, étoiles de mer, oursins, mollusques, lis de mer, éponges et tant d’autres créatures plus fascinantes les unes que les autres peuplaient les fonds marins. Les géants de l’Ordovicien, tel que le plus gros trilobite au monde — qui mesure plus de 70 cm — (...) « Cet ancêtre des crustacés s’appelle Isotelus rex, ce qui veut dire “roi des trilobites”. 

(...) Parmi les autres géants de l’exposition, le scorpion des mers et le nautile sont tout aussi impressionnants. Le nautile, qui ressemblait à un calmar dans une coquille protectrice droite, pouvait mesurer jusqu’à 10 mètres de longueur. Saviez-vous que le siphon qui traversait toute sa coquille lui permettait d’ajuster sa flottabilité ? Quand il se remplissait d’air, cela lui permettait de flotter, et d’eau de couler.

Dans notre quotidien, on retrouve de nombreuses formations rocheuses riches en fossiles qui proviennent du territoire des Basses-Terres du Saint-Laurent. Par exemple, certaines de ces formations, telles que le Potsdam ou le Beekmantown, peuvent accumuler des réserves d’eau potable et devenir des sources d’eau minérale embouteillée. Les schistes d’Utica, quant à eux, sont le groupe géologique privilégié des forages exploratoires pour le gaz de schiste. En effet, à l’époque de l’Utica, les cadavres des organismes se sont décomposés dans les sédiments et progressivement transformés en gaz naturel. D’autres formations rocheuses encore servent dans la construction, comme le shale de Lorraine, riche en argile et utilisé pour la fabrication de briques. Les calcaires de Trenton et de Chazy, autrement nommés la « pierre grise de Montréal », sont quant à eux couramment utilisés dans la construction d’édifices.

De nombreux édifices de Montréal, tels que la Cathédrale Marie-Reine-du-Monde et les appartements Le Château, cachent dans leurs pierres de curieux fossiles. Figés dans le passé et à la vue de tous, ils racontent le Québec tropical de l’Ordovicien. Saurez-vous les repérer ?