Ordovicien

L’Ordovicien est le second des six systèmes géologiques constituant le Paléozoïque. Il s’étend de - 485,4 ± 1,9 à - 443,4 ± 1,5 millions d'années (Ma). Il est précédé par le Cambrien et suivi par le Silurien.

Ordovicien

Données clés

Notation chronostratigraphique	O
Notation française	o
Notation RGF	o
Niveau	Période / Système
Érathème / Ère - Éonothème / Éon	Paléozoïque Phanérozoïque

Stratigraphie

Étendue

Début	Fin
485,4 ± 1,9 Ma (Extinction du Cambrien-Ordovicien)	443,8 ± 1,5 Ma (Extinction Ordovicien-Silurien)

Cambrien Silurien

Subdivisions

• O. supérieur
• O. moyen
• O. inférieur

Paléogéographie et climat

Planisphère de l'Ordovicien (460 Ma)

Climat

Taux de O2 atmosphérique	env. 13,5 %vol (68 % de l'actuel)
Taux de CO2 atmosphérique	env. 4 200 ppm (15 fois le niveau d'avant la révolution industrielle)
Température moyenne	16 °C (+2 °C par rapport à l'actuel)

Contexte géodynamique

• formation du Gondwana

Faune et flore

Diorama du Muséum américain reconstituant la faune marine de l'Ordovicien.

Évolution

• 460 Ma : végétaux terrestres
• 460 Ma: champignons (levures)

Affleurements

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L’Ordovicien a été défini par Charles Lapworth en 1879 pour résoudre un problème de paternité de certaines couches géologiques. Adam Sedgwick et Roderick Murchison ont placé ces couches respectivement dans le Cambrien et le Silurien. Lapworth reconnaît que les fossiles présents dans les strates disputées sont distincts de ceux du Cambrien ou du Silurien et les attribue à un nouveau système, nommé Ordovicien en référence aux Ordovices, un peuple brittonique de l’actuel Pays de Galles.

Les couches géologiques de l’Ordovicien renferment aujourd’hui de vastes réservoirs de pétrole et de gaz naturel dans certaines régions du monde. Il correspond à une époque où l'océan global et l'atmosphère terrestre se sont refroidis, conjointement à une explosion de la biodiversité sur la planète.

Datation

L’Ordovicien débute avec un épisode d’extinction d’espèces important, l’extinction du Cambrien-Ordovicien. Il se finit par une autre extinction massive, l’extinction Ordovicien-Silurien où 60 % des genres et 85 % des espèces disparaissent.

Position des continents au début de l'Ordovicien : AM = Amazonie, BA = Baltique, EA = Est Antarctide, LA = Laurentie, IA = océan Iapetus, M-O = océan Mongol-Okhotskien, NC = Chine du Nord, RH = océan Rhéïque, TS = océan Tornquistien, SI = Sibérie.

Subdivisions

L’Ordovicien se divise en trois époques^, :

Supérieur
Hirnantien	(445,2 ± 1,4 à 443,4 ± 1,5 Ma)
Katien	(453,0 ± 0,7 à 445,2 ± 1,4 Ma)
Sandbien	(458,4 ± 0,9 à 453,0 ± 0,7 Ma)
Moyen
Darriwilien	(467,3 ± 1,1 à 458,4 ± 0,9 Ma)
Dapingien	(470,0 ± 1,4 à 467,3 ± 1,1 Ma)
Inférieur
Floien	(477,7 ± 1,4 à 470,0 ± 1,4 Ma)
Trémadocien	(485,4 ± 1,9 à 477,7 ± 1,4 Ma)

Paléogéographie

Le niveau de la mer est élevé pendant l’Ordovicien, la transgression marine du Trémadocien est celle où le niveau de la mer est le plus haut dont il reste des traces.

Les continents de l’hémisphère sud sont groupés en un supercontinent : Gondwana. Le Gondwana est issu de la fracture d’un supercontinent encore plus ancien : Rodinia. Au début de l’Ordovicien, Gondwana est situé aux latitudes équatoriales et se déplace vers le pôle Sud. De petits terranes, qui se séparent du Gondwana y seront ré-accrétés durant l’Ordovicien moyen. Ces évènements orogéniques ont laissé des traces comme la présence en Europe d’ophiolites, de granites et de roches métamorphiques de cet âge (massifs cristallins des Alpes : aiguilles Rouges, chaîne de Belledonne).

Tout comme l’Amérique du Nord et l’Europe, Gondwana est en partie couvert de mers peu profondes. Les roches de l’Ordovicien sont principalement sédimentaires, les sédiments marins qui en forment la plus grande partie sont constitués en grande partie de calcaire ; les schistes et le grès sont bien moins fréquents.

L’orogenèse taconienne se produit lors de la collision de Baltica et de Laurentia. Vers la fin de cette période, le Gondwana était proche du pôle et largement recouvert de glaciers, le climat se refroidit alors que la biodiversité croît.

Stratigraphie

La base de l'Ordovicien, et donc la limite supérieure du Cambrien, est marquée par la première apparition du conodonte Iapetognathus fluctivagus.

Vie

Ordovicien, climat et explosion de la biodiversité

Selon une étude publiée en 2008, il y aurait une relation forte entre biodiversité marine et changement climatique, et 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.

Cette corrélation a été établie via la mesure des variations du rapport de deux isotopes de l'oxygène dans certains minéraux conservés dans les éléments de conodontes de ces époques (le ratio entre les isotopes de l'oxygène étant indicateur de la température de l'eau de mer dans laquelle vivaient ces animaux). 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 développement des plantes terrestres aurait donc contribué à la disparition de nombreuses plantes marines.

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.

Flore

Des spores fossiles attribuées à des plantes de type terrestre ont été trouvés dans les sédiments de l'Ordovicien supérieur. Avasculaires, elles étaient semblables aux hépatiques modernes, descendant probablement d'algues vertes du groupe des Streptophytes, communes au Cambrien supérieur. À cette époque, leur extension se limitait aux rives et aux lignes de côtes où elles formaient un tapis ras, comme les Bryophytes modernes.

Les premiers champignons terrestres datent de la même période. Des hyphes et des spores ont été datés de 460 Ma. Ils auraient pu jouer un rôle crucial dans la colonisation des terres par les plantes. Grâce à la symbiose mycorhizienne, ils auraient rendu les minéraux nutritifs disponibles pour les cellules végétales.

Faune

Lumachelle extrait de la formation Liberty

« Cimetière » marin de l’Ordovicien, il y a environ 450 millions d’années. On reconnait des ophiures, des cystoïdes, des étoiles de mer et des trilobites fossiles retrouvés à Arfoud, au Maroc, et exposés au Musée cantonal de géologie de Lausanne, en Suisse.

Bien que moins connu que l’explosion cambrienne, l’ordovicien est aussi une période de radiation évolutive : le nombre de genres d'animaux marins quadruple, résultant en 12 % de la faune connue du Phanérozoïque. Les Trilobites, brachiopodes inarticulés et Éocrinoïdes du Cambrien laissent la place aux espèces qui vont dominer le reste du Paléozoïque tels que des Cephalopoda, des Crinoidea et des brachiopodes articulés ; en particulier les trilobites sont largement remplacés par d’autres espèces sur les plateaux continentaux, leur succès personnifiant la diversité accrue des organismes sécrétant des coquilles à base de carbonates de l’Ordovicien comparé au Cambrien.

En Amérique du Nord et en Europe, l’Ordovicien est une époque de mer continentale peu profonde riche en vie. En particulier les trilobites et les brachiopodes sont variés et nombreux. Les premiers ectoproctas apparaissent ainsi que les récifs de coraux. Les coraux isolés sont plus anciens et datent au moins du Cambrien. Les mollusques, qui remontent eux aussi au Cambrien ou à l’Édiacarien, deviennent communs, plus spécialement les bivalves, Gastropoda et Nautiloidea. Il a été longtemps considéré que les premiers Vertébrés datent de cette époque mais des découvertes récentes en Chine ont montré leur présence probable au début du Cambrien. Les graptolites sont prolifiques dans les océans.

Découvert en 2018 et étudié en 2023, le site fossilifère de Cabrières, dans l'Hérault (région Occitanie, France), a livré plus de 400 fossiles datant de 470 millions d'années. Il témoigne de l'environnement le plus proche du pôle Sud à cette époque jamais observé, et se classe ainsi parmi les gisements les plus riches et les plus diversifiés au monde pour la période ordovicienne. Il se distingue par un niveau de préservation exceptionnel qui a permis la découverte extrêmement rare d'organismes à corps mous et notamment d'un large éventail d'algues et d’éponges, qui jouaient un rôle pivot dans l'écosystème de l'époque. Ces observations mettent à mal l'idée antérieure d'une baisse de la biodiversité ou d'une extinction biologique entre les périodes du Cambrien et de l'Ordovicien il y a environ 485 millions d'années. En revanche, la grande biodiversité constatée confirme l’hypothèse d'une migration des espèces vers l'hémisphère sud, comme zone refuge, pour fuir les températures trop élevées des zones tropicales à cette époque^,,.

Noms regionaux

Bibliographie

• (en) F.M. Gradstein, J.G Ogg, M. Schmitz et G. Ogg, The Geologic Time Scale 2012, Elsevier, 2012, 1176 p. (ISBN 978-0-444-59448-8, lire en ligne)
• (en) Stig M. Bergström, Xu Chen, Juan Carlos Gutiérrez-Marco et Andrei Dronov, « The new chronostratigraphic classification of the Ordovician System and its relations to major regional series and stages and to δ13C chemostratigraphy », Lethaia, vol. 42, n^o 1,‎ 2009, p. 97-107 (DOI 10.1111/j.1502-3931.2008.00136.x)

Liens externes

Sur les autres projets Wikimedia :

• Ordovicien, sur le Wiktionnaire
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• (en) The Earth Through Time, Paléogéographie de l’Ordovicien, Harold L. Levin
• (en) « Ordovician Chronostratigraphic Chart »^{(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?)}, sur International Commission on stratigraphy (consulté le 21 octobre 2012).
• (en) GeoWhen Database
• (fr) Classification ghK appliquée à la Chronostratigraphie

Voir aussi

• Échelle des temps géologiques
• Point stratotypique mondial (PSM)
• Formation des argiles de Fezouata
• Formation de Saint-Chinian

Notes et références

1. (de) teneur en oxygène dans l'atmosphère au Phanérozoïque
2. (en) dioxyde de carbone au Phanérozoïque
3. (en) température de la Terre
4. (en) Michael G. Bassett, « 100 years of Ordovician geology », Episodes, vol. 2, n^o 2,‎ 1979, p. 18-21 (lire en ligne [PDF])
5. (en) David Jablonski, « Extinction in the fossil record », Philosophical Transactions of the Royal Society B, vol. 344, n^o 1307,‎ 1994, p. 11-17 (DOI 10.1098/rstb.1994.0045, lire en ligne).
6. Selon Torsvik & Cocks, (en) Earth History and Paleogeography, (ISBN 978-1-107-10532-4), page 103 (2017).
7. (en) [PDF] « International chronostratigraphic chart (2012) », sur stratigraphy.org.
8. Gradstein et al. 2012.
9. étude conduite par le Laboratoire INSU-CNRS PaléoEnvironnements et PaléobioSphère de Lyon et l'Australian National University de Canberra ; Did cooling oceans trigger Ordovician biodiversification : evidence from conodont thermometry, Science, 25 juillet 2008.
10. Paléoclimatologie - L'apparition des plantes sur les continents élucide certains épisodes glaciaires. Dans Science & Vie, n° 1135, avril 2012, p. 31.
11. (en) Redecker, D., Kodner, R. et Graham, L. E., « Glomalean fungi from the Ordovician », Science, vol. 289, n^o 5486,‎ 2000, p. 1920-1921 (PMID 10988069, DOI 10.1126/science.289.5486.1920, Bibcode 2000Sci...289.1920R)
12. (en) Dougal Dixon et al., Atlas of Life on Earth, (New York: Barnes & Noble Books, 2001), p. 87.
13. (en) John D. Cooper, Richard H. Miller, et Jacqueline Patterson, A Trip Through Time: Principles of Historical Geology, (Columbus: Merrill Publishing Company, 1986), pp. 247, 255-9.
14. « Un gisement fossilifère à préservation exceptionnelle découvert dans le sud de la France », sur CNRS, 9 février 2024(consulté le 23 février 2024).
15. Grégory Fléchet, « Un zoo fossile d'un demi-milliard d'années », sur Journal du CNRS, 9 février 2024(consulté le 23 février 2024).
16. (en) Farid Saleh, Lorenzo Lustri, Pierre Gueriau, Gaëtan J.-M. Potin, Francesc Pérez-Peris et al., « The Cabrières Biota (France) provides insights into Ordovician polar ecosystems », Nature Ecology and Evolution,‎ 9 février 2024(DOI 10.1038/s41559-024-02331-w ).

Frise chronologique des éons, ères, systèmes de l'Histoire de la Terre.

 

Frise chronologique des ères, systèmes, séries du Phanérozoïque

 

Paléozoïque						Mésozoïque			Cénozoïque
Cambrien	Ordovicien	Silurien	Dévonien	Carbonifère	Permien	Trias	Jurassique	Crétacé	Paléogène	Néogène	Q.

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