L’époque des radiolarites : le Jurassique



Les radiolarites sont des roches sédimentaires siliceuses. Sur le terrain, elles se présentent le plus souvent sous forme de bancs de jaspes de quelques centimètres d'épaisseur (3-20) alternant avec des bancs d’argile indurés plus minces (0,2-3 cm).
L'alternance de bancs durs et de bancs friables est manifeste. Les bancs durs sont faits de jaspes.
Elles sont formées par l'accumulation quasi exclusive de restes de microplancton siliceux : les radiolaires.

cliquer pour agrandir

Quelques radiolaires du Secondaire.

Les jaspes sont des roches dures qui rayent le verre et l’acier (dureté 7), ne sont pas attaquées par les acides, sauf l’acide fluorhydrique, présentant une cassure courbe et esquilleuse, à bords tranchants (cassure conchoïdale). Elles sont principalement formées d’opale (silice hydratée), de fibres de calcédoine et d’agglomérats cryptocristallins de grains de quartz. Ces roches sont réparties dans toute la série stratigraphique. Façonnées, elles ont été fréquemment utilisées comme outil  par les hommes de la Préhistoire et leur choc fait jaillir le feu depuis plus d’un demi-million d’années. Leur bel aspect décoratif justifie leur emploi en architecture (chapelle des Médicis à Florence, escaliers de l’Opéra de Paris) et en joaillerie (calcédoine). Aujourd’hui, leur principal usage est d’entrer, sous forme de cailloux, dans la fabrication du béton, matériau dont l’homme fait, après l’eau, la plus grande consommation.
Selon qu'elles sont rouges, vertes ou noires, elles sont appelées radiolarites sensu stricto, lydiennes (de Lydie, en Turquie) ou phtanites. La couleur rouge est liée à la présence de composés de fer et d'aluminium. La présence d'autres minéraux (chlorite, épidote ..) leur confère la couleur verte. La présence de matière d'origine organique et de mangnèse est à l'origine de la teinte grise ou noire.
 

LES RADIOLAIRES AU COURS DU TEMPS 

 Les Radiolaires existent depuis le Cambrien  (plus de 500 Ma) et représentent donc l'un des groupes les plus anciens et pourtant ils sont restés longtemps délaissés. Ce n’est que depuis les années 70 qu’ils font l’objet d’études nombreuses. Dans l'Encyclopedia Universalis (édition de 1999) on retrouve encore mentionné à leur propos "Ce sont de mauvais fossiles ayant peu varié depuis le Primaire jusqu'à l'Actuel". Pourtant, il est aujourd'hui prouvé que les radiolaires évoluent au cours du Temps, tout autant que les autres groupes fossiles et qu'ils sont donc tout aussi utiles en stratigraphie.
 Les radiolaires fossiles comportent un grand nombre d'espèces et existent là où il n'y a aucun autre fossile utile stratigraphiquement. Ils ont de ce fait trouvé les lettres de noblesse qu'ils n'avaient pas encore acquises. Leur association unique avec les basaltes en coussins qui caractérisent les anciens fonds océaniques en expansion permet enfin de dater les activités des rifts médio-océaniques (et par là les moments cruciaux de la dérive des continents), ce qui a fini par redorer leur blason.

Les premiers apports significatifs concernant les radiolaires mésozoïques sont dus à des auteurs italiens et allemands pour la plupart. En France, le pionnier est Cayeux (1897), mais nous devons à Deflandre (à partir de 1937) les travaux les plus novateurs. Il souligne en particulier les différences entre les faunes du Paléozoïque et celles du Mésozoïque ouvrant ainsi les portes d'un immense espoir pour la datation des niveaux de cette ère.

LES RADIOLAIRES DU PLANCTON

Parmi la diversité de formes et de couleurs des micro-organismes du plancton, les radiolaires sont les plus élégants; leurs fines coques treillissées combinent presque à l'infini la sphère, le cylindre, le cône, le disque, l'anneau, la spirale... Et pourtant, si élégants soient-ils, les radiolaires comptent parmi les protistes marins les moins bien connus du biologiste; cette méconnaissance résulte à la fois de leur faible dimension (de 50 à 300 µm en moyenne), de la complexité de leur organisation et de la grande difficulté de les maintenir en élevage. Pendant longtemps les paléontologistes se sont peu intéressés à leurs tests car, même s'ils étaient connus dans des roches du Paléozoïque, ils étaient réputés comme n'ayant pas de valeur  stratigraphique (cf. ci-dessus) et leur extraction de la roche semblait impossible car les restes, fragiles, en silice sont incorporés dans une roche siliceuse. Des convergences de formes chez différents radiolaires sont des réponses voisines liées aux contraintes externes, contraintes toujours les mêmes et aux possibilités internes limitées.

Les radiolaires vivent dans la partie supérieure de la colonne d'eau. Ils ne réquièrent pas que l'océan soit profond. On les trouve dans les sédiments de grandes profondeurs parce qu'ils sont généralement les seuls à y parvenir post mortem.

L'abondance de radiolaires dans le plancton est liée, certes à la latitude, à la profondeur, aux conditions hydrologiques (température...), mais en fait surtout à l'abondance de matière nutritive, plus qu'à l'abondance de silice dissoute dans l'eau de mer. On a longtemps considéré normal que les radiolaires abondent à proximité des émissions volcaniques sous-marines car ils en auraient tirés la silice nécessaire à la confection de leur squelette. Cependant, aucune observation dans la nature actuelle ne corrobore cette assertion. En effet, ce n'est pas le long des rides médio-océaniques que les radiolaires sont les plus abondants. La relation avec le volcanisme, admise pendant longtemps, est donc erronée. Il faut retenir aussi qu'il n'y a pas opposition entre les milieux de vie des organismes siliceux et des organismes calcaires. Il y a par contre généralement opposition dans les conditions de préservation.
Les radiolaires abondent dans les sédiments sous les upwellings importants (là où les eaux froides mais riches en nutriments remontent dans la zone photique). Dans les roches sédimentaires, on admet maintenant qu'une forte concentration en organismes siliceux est le témoignage d'eaux de surface très fertiles et est presque toujours liée aux zones où les upwellings sont les plus intenses.
 

RADIOLAIRES ET SÉDIMENTS SILICEUX

Globalement moins de 1% de la silice fixée par les organismes planctoniques en surface se retrouve dans l'enregistrement géologique. Le taux de dissolution de la silice est supérieur dans les eaux de surface - dans les 500 à 1000 premiers mètres - et n'augmente pas avec la profondeur contrairement à ce qui est connu pour les carbonates. Il n'y a pas de profondeur de compensation de la silice, ce qui explique que les radiolaires se sédimentent aussi bien à 1000 m qu'à 10 000 m. Ces données montrent clairement que les chances pour un test d'atteindre le fond sont faibles mais ne diminuent pas avec la profondeur.

LE CONTROLE CLIMATIQUE DE LA SEDIMENTATION A RADIOLAIRES

Les radiolarites se présentent souvent sous forme de bancs bien individualisés fins déterminant un rubannement particulièrement net dans les radiolarites mésozoïques téthysiennes. En Grèce par exemple, ce rubannement résulte tout d'abord de changements du milieu de sédimentation induits par des fluctuations climatiques liées aux variations de rotation de l'axe de la Terre (précessions des équinoxes). Ce litage originel est encore accentué par la diagenèse.
De légères modifications de climat ont parfois des effets très importants sur le plancton. Nous savons aussi que de légères modifications de la productivité planctonique conduisent à de fortes modifications d'abondance et de diversité des radiolaires dans les sédiments du fond, cette amplification est également accentuée durant la diagenèse. Ceci peut expliquer une alternance de niveaux riches en radiolaires avec des niveaux de shales azoïques (radiolaires non conservés). Cette double exagération est susceptible de faire passer d'une boue originelle à faibles variations en teneurs relatives en carbonate et en silice à une alternance de bancs de calcaires et de jaspes. Ainsi chaque modification du signal initial, qui intervient lors du passage du plancton vivant au dépôt de coques sur le fond pendant leur sédimentation, lors de la diagenèse etc., est accompagnée d'une amplification de la fluctuation.
 En raison de leur couleur rouge-chocolat, de nombreuses radiolarites, ces vestiges d'océans anciens aujourd'hui disparus, ont été comparées aux argiles rouge-chocolat des grands fonds, mais il est établi que cette comparaison est incorrecte.

QUELQUES VICTOIRES DES RADIOLAIRES DU SECONDAIRE

 En de nombreux endroits du globe, des cortèges ophiolitiques ont pû être datés grâce aux radiolaires, parfois même dans des conditions aussi extrêmes que les roches associées aux ophiolites du Queyras qui bien qu’atteintes par  un métamorphisme de haute pression (glaucophane), ont livré des radiolaires attestant de leur âge jurassique (De Wever et Caby, 1981). On a aussi pu mettre en évidence l'installation diachrone des radiolarites sur les ophiolites. De nombreuses datations à partir des radiolaires ont été obtenues dans le système alpin, en Himalaya, en Asie, ou aux Amériques etc.

Il y a une vingtaine d’années encore, on ne connaissait pas l’âge des radiolarites (aucune datation directe). Depuis, des études précises et complètes, conduites sur des radiolarites téthysiennes apportent une moisson d'informations prouvant que l'installation de ce type de sédimentation est diachrone. Leur maximum d'extension est atteint à l'Oxfordien, leur disparition est généralement synchrone au Tithonien.
 

cliquer pour aggrandir  Ces variations d'âge peuvent être expliquées par l'installation des radiolarites sur des blocs basculés d'une marge en formation.
De Wever P., Duée G. et El Kadiri K. (1985)

La géométrie générale de la Téthys centrale au Jurassique est celle d'un triangle ouvert vers l'Est, situé pour sa plus grande partie dans la zone intertropicale, balayée par les alizés, ce qui favorise l'existence d'un courant de surface dans le sens horaire au Nord de l'Equateur (De Wever & Thiébault, 1981). Ce triangle existe depuis la création de la Téthys au Permien. Au Trias, puis au Jurassique, l'ouverture de la Téthys vers l'Ouest se poursuit. Ce schéma correspond à une installation progressive de la sédimentation radiolaritique de l'Est vers l'Ouest.

           Localisation des dépôts à radiolaires au Lias (Toarcien).

cliquer pour agrandir
 

Localisation des dépôts à radiolaires au Malm (Kimméridgien).

cliquer pour agrandir

Au Tithonien la sédimentation radiolaritique s'arrête, en général, brutalement dans la Téthys méditerranéenne. Elle est remplacée par une sédimentation carbonatée riche en Nannoconus (restes de nannofossiles calcaires). Un flux latitudinal d'eaux au travers du domaine Caraïbe pourrait avoir modifié considérablement le modèle de circulation qui de tourbillonnaire dans le coin de la Téthys méditerranéenne (et ses upwellings associés) devient latitudinal, et expliquer la disparition brutale du faciès radiolaritique au Jurassique terminal (De Wever, Ricou et Fourcade, 1986).
 Il apparaît que les régimes des courants ont conditionné l'établissement de la sédimentation radiolaritique dans le domaine téthysien. Cette sédimentation a été influencée directement par la configuration de la Téthys en forme de "V" fermé vers l'Ouest, ce qui a entraîné le dépôt de radiolarites dans le triangle téthysien tant qu'il fut fermé vers l'Ouest aux grandes circulations océaniques, c'est-à-dire du Permien au Jurassique terminal. A la fin du Jurassique supérieur l'élargissement de l'Atlantique et l'ouverture du cul-de-sac téhysien vers l'Ouest, au niveau du domaine Caraïbe, par l'éclatement de la Pangée entre les deux Amériques, met fin à cette configuration particulière. Cette modification morphologique entraîne une modification drastique des régimes de courants océaniques, ce qui influence la productivité planctonique.
 

LES SITES DE SÉDIMENTATION DES RADIOLARITES

Diverses théories ont été émises concernant les sites à radiolarites des régions téthysiennes. L'une d'elles a, pendant très longtemps, admis que cette sédimentation s'était effectuée dans de grands bassins, très profonds (plus de 3 000 m) enrichis en silice par le volcanisme sous-marin. D'après leurs dimensions et la relative proximité du continent certains bassins radiolaritiques sont interprétés comme des aires restreintes sur des blocs basculés d'une marge en formation (par exemple au Maroc ; en Italie, au Lagonegro). Les paléobassins jurassiques concernent  l'ensemble Oman-Pichakun-Kermanshah, le sillon du Pinde-Olonos, le sillon ligure s.l. etc.
Quelques zones océaniques actuelles sont comparables, du point de vue des conditions océaniques, aux sites de dépôt des radiolarites anciennes : le Golfe de Basse-Californie, le Bassin d'Owen (NW de l'Océan Indien), le Bassin de Somalie (De Wever, Azema et Fourcade, 1994). En règle général, ces bassins sont ouverts sur l'océan mais le sont incomplètement car protégés par un haut fond comme par exemple la ride d'Owen pour l'actuel, ou la ride du Pélagonien pour le bassin ancien de Téthys. Comparer ces bassins est intéressant à plus d'un titre. En effet, ils sont le siège de courants de fond et situés à une latitude comparable. Leur localisation sur une façade nord-occidentale d'un océan et, corrélativement, sur la façade orientale d'un continent n'est pas la plus fréquente pour les zones soumises à upwellings. Néanmoins, le fonctionnement des moussons leur permet de bénéficier d'upwellings saisonniers. L'explication par des upwellings liés aux moussons intègre plusieurs propositions qui avaient été avancées par différents auteurs pour expliquer l'abondance ou non des radiolarites: liaison avec le niveau marin, avec les courants, avec les climats (chaud vs froid),  divers cycles. Faire appel au phénomène moussonique est possible au Jurassique bien que l'Himalaya ne soit pas encore une chaîne de montagne. En effet, cet imposant relief n'est pas la cause des moussons, il en amplifie les effets, surtout à proximité et sur les terres émergées. La mousson est due à la disposition latitudinale relative des terres et des mers. Par ailleurs, la position latitudinale relative des continents et des océans concerne de grandes masses au Jurassique, il est alors probable que ces manifestations moussoniques aient été importantes.
 

CONCLUSION

L'étude des radiolarites et des radiolaires qu'elles livrent, a permis quelques avancées significatives en science de la Terre. Ces organismes, d’une rare beauté, ont encore beaucoup de secrets à nous livrer en ce qui concerne les crises du monde vivant et probablement leur intervention  dans ce qui a marqué le 20ème siècle : l’énergie fossile sous forme de roche liquide.



Bibliographie

DE WEVER P. (1999) - L'époque des radiolarites : le Jurassique. In : Fröhlich F.  & Schubnel H.J. (éd.), "Les âges de la Terre", MNHN éditeur, Paris.  78-81.

DE WEVER P. & CABY R. (1981). Datation de la base des schistes lustrés postophiolithiques par des radiolaires (Oxfordien supérieur? Kimmeridgien moyen) dans les Alpes Cottiennes (Saint Véran, France). C.R.Acad.Sc. Paris,
t.292, ser.II, pp.467-472.

DE WEVER P. & THIEBAULT F. (1981). Les Radiolaires d'âge Jurassique supérieur à Crétacé supérieur dans les Radiolarites du Pinde-Olonos (Presqu'île de Koroni, Péloponnèse méridional, Grèce). Géobios, Lyon, n°14, fasc.5, pp.577-609.

DE WEVER P., DUEE G. et EL KADIRI K. (1985). Les séries stratigraphiques des klippes de Chrafate (Rif septentrional, Maroc) témoins d'une marge continentale subsidente au cours du Jurassique-Crétacé. Bull. Soc. géol. France, 8, t.I, n°3, pp. 363-379.

 DE WEVER P., RICOU L.E. & FOURCADE E. (1986). La fin brutale de l'optimum radiolaritique au Jurassique terminal : l'effet de la circulation océanique. C.R. Acad. Sci., Paris, II, 302, 9, pp. 665-670.

 DE WEVER P., BAUDIN F., AZEMA J. & FOURCADE E. (1996).  Radiolarians & Tethyan Radiolarites from primary production, to their paleogeography. In: DERCOURT J. & NAIRN A.E.M. (eds): Oceans Basins and Margins, vol.8. The Tethys Ocean.  Plenum Press,  pp.267-318.

 DE WEVER P. & BAUDIN F. (1995). Paleogeography of Radiolarites and organic rich deposits in Mesozoic Tethys. Geologische Rundschau, 85, pp.310-326.
 



Pour en savoir plus :

DE WEVER P., AZEMA J. & FOURCADE E. (1994). - Radiolaires et Radiolarites, production primaire, diagenèse et paléogéographie. - Bull. Centres rech. Explor.-Prod. Elf-Aquitaine, Pau, 18, pp.315-378.
DE WEVER P., CAULET J.P.,  DUMITRICA P.,  NIGRINI C. et CARIDROIT M., (sous presse) - Radiolarians in the sedimentary record. Gordon & Breach Science publ.



Auteur : Patrick De Wever, Laboratoire de Géologie du
Muséum National d’Histoire Naturelle

dernière mise à jour le 4 juillet 2000.