Les microfossiles
Dans cette page :
- Définition
- Méthodes de préparation et de détermination
- Les Protistes
- Organismes pluricellulaires
- Microfossiles d'origine incertaine
- Pour en savoir plus
Attention : cette page constitue seulement un aperçu sur les microfossiles et n'est évidemment pas destinée à des spécialistes !
Définition
Les microfossiles sont des organismes fossiles de petite taille. Certains sont visibles à l'oeil nu, mais pour les observer correctement, il est nécessaire d'utiliser un instrument d'optique (loupe, microscope). Leur taille est comprise entre quelques micromètres et plusieurs cm. Ces microfossiles, d’origine végétale ou animale, sont soit des organismes entiers, de petite taille (ex : foraminifères, radiolaires…), soit des fragments de macroorganismes (c.a.d. des organismes de grande taille).
Comme pour les macrofossiles, l'étude des microfossiles permet de réaliser des datations (domaine de la biostratigraphie) et de caractériser les paléoenvironnements, mais contrairement aux fossiles de grande taille, les microfossiles ont l'avantage d'être très abondants dans les roches et les sédiments (en effet, plus les organismes ont une grande taille, et plus ils seront rares sous forme fossile). Les microfossiles seront par exemple toujours utilisables dans les carottes extraites lors des forages (ce qui explique que la micropaléontologie s'est beaucoup développée au cours du XXème siècle sous l'impulsion de la recherche pétrolière).
Méthodes de préparation et de détermination
- Dans les roches meubles (argile, marne, sable), on effectue des lavages, au travers de différents tamis de maille variable. Après séchage, les résidus récupérés sont étudiés à la loupe binoculaire, puis triés. Le stockage des microfossiles isolés se fait dans de petites boîtes appelées cellules de microfaune.
- Dans les roches consolidées (calcaire, grès …), on peut faire des polissages ou des lames minces (pour observer les fossiles en place). On peut également extraire les microfossiles par désintégration mécanique ou chimique (ex : l’acétolyse consiste à traiter les échantillons par de l’acide acétique concentré).
- D’autres méthodes sont utilisées pour l’observation des nannofossiles (dont la taille est très petite, de quelques µm seulement) : dans ce cas, on peut réaliser un frottis sur une lame de verre, puis observer au microscope à de très forts grossissements (de 400 à 1200 fois).
- Pour les pollens, on effectue une attaque chimique pour dissoudre les carbonates et les silicates, afin de recueillir le résidu de matière organique, qui est ensuite observé au microscope. L’étude des pollens est appelée palynologie.
- Enfin, les microfossiles peuvent être observés et déterminés à l’aide du MEB (microscope électronique à balayage) : dans ce cas, les grossissements peuvent dépasser les 50 000.
Tamis utilisés pour le lavage des roches meubles et permettant d'isoler les microfossiles.
Cellule de microfaune contenant deux foraminifères (à peine visibles).
Lame mince de roche permettant d'observer les microfossiles au microscope polarisant.
Les Protistes
Les Protistes regroupent tous les organismes vivants unicellulaires d'affinité animale ou d'affinité végétale (il s’agit de l’un des six règnes de la classification classique). Ce sont des organismes eucaryotes (caractérisés notamment par la présence d’un noyau dans leurs cellules), qui peuvent être autotrophes ou hétérotrophes. Ce groupe comprend donc de très nombreux organismes au mode de vie et à l’aspect très différent, il n’est à ce jour pas précisément défini : il est paraphylétique (= il regroupe de façon artificielle différents organismes n’ayant pas les mêmes ancêtres).
Les Protozoaires (du grec ‘proto’ = premier et ‘zoé = vie animale) constituent un embranchement zoologique qui comprend tous les animaux unicellulaires, ils forment un ensemble très vaste et varié. Certains ont une importance géologique notable, comme fossiles stratigraphiques ou comme composants de sédiments (rôle pétrogénétique).
Les Protophytes sont des organismes eucaryotes unicellulaires appartenant au règne des Protistes mais aussi proches des végétaux étant donné que ce sont des organismes autotrophes. Ce sont des algues unicellulaires. Ce terme n’est plus utilisé actuellement.
1. Les FORAMINIFERES
Les Foraminifères sont des protozoaires. Ce sont des organismes très répandus et très diversifiés, puisqu'il en existe plusieurs dizaines de milliers d'espèces différentes. Ce sont aussi les microfossiles qui sont probablement les plus étudiés, et qui sont connus des scientifiques depuis déjà très longtemps (l'ordre des Foraminifères a été créé en 1825 par le scientifique Alcide Dessalines d'Orbigny).
Ils sont exclusivement marins, avec un mode de vie benthique ou planctonique selon les espèces, et sont apparus au Cambrien. Leur taille varie de quelques dizaines de µm à plusieurs cm pour les plus grands. Leur aspect est extrêmement variable : ils possèdent une coquille (= le test), le plus souvent de nature carbonatée, composée d'une ou de plusieurs loges (test uniloculaire ou pluriloculaire) qui sont organisées de manière très variée (par exemple enroulée ou rectiligne) et qui peuvent présenter une ornementation plus ou moins complexe. Certains foraminifères ont un test de nature agglutinée ou arénacée (test composé de divers éléments issus de l’environnement, par exemple des grains de quartz) et d’autres encore possèdent un test de nature organique (ne se fossilisent pas).
Les Foraminifères sont très utilisés par les paléontologues, aussi bien pour les datations (biostratigraphie) que pour caractériser les paléoenvironnements.
Exemples de deux foraminifères benthiques, des genres Spirillina à gauche (foraminifère à test calcaire hyalin uniloculaire de forme enroulée) et Textularia à droite (foraminifère à test agglutiné pluriloculaire bisérié).
Exemple d'un foraminifère planctonique, du genre Hedbergella (spécimen à test calcaire hyalin pluriloculaire planispiralé).
Exemple d'une Nummulite, un des plus grands foraminifères benthiques (à structure interne très complexe).
Calcaire à Nummulites (barre d'échelle : 1 cm).
2. Les RADIOLAIRES
Les Radiolaires sont aussi des protozoaires. Ce sont des organismes exclusivement marins, qui préfèrent les eaux chaudes et ont un mode de vie planctonique. Ils sont apparus au Cambrien. Leur taille varie de quelques dizaines de µm jusqu'à 1 cm environ pour les plus grands. Ils possèdent une coquille (= le test) de nature siliceuse, à l'aspect grillagé caractéristique, de forme sphérique (type spumellaire) ou allongée (type nassellaire), qui arbore souvent des épines. Les Radiolaires sont moins sensibles à la dissolution que les organismes carbonatés, ils pourront donc persister à de plus grandes profondeurs. L'accumulation des tests de Radiolaires peut former une roche appelée la radiolarite.
Schéma de deux radiolaires, de type spumellaire (à gauche) et nasselaire (à droite).
3. Les CALPIONELLES
Contrairement aux organismes précédents, les Calpionelles sont des protozoaires uniquement fossiles, qui ont existé entre la fin du Jurassique et le début du Crétacé (Albien). Ces organismes vivaient uniquement en milieu marin, avec un mode de vie planctonique. Leur taille est de l'ordre d'une centaine de µm. Elles possèdent un test de nature carbonatée, la lorica, en forme de vase (ou d'amphore) avec une large ouverture à l'extrémité supérieure. Elles sont étudiées seulement en lame mince. Du fait de leur répartition stratigraphique très courte, elles présentent un intérêt particulièrement important en stratigraphie pour les datations.
Schéma de quelques calpionelles.
Lame mince de calcaire montrant quelques calpionelles.
4. Les DIATOMEES ou BACILLARIOPHYCEES
Les diatomées sont des algues unicellulaires qui possèdent une coquille de nature siliceuse, le frustule. Cette coquille est composée de deux valves qui s'emboîtent l'une dans l'autre, de forme arrondie (= forme centrale) ou allongée (= forme pennale), et qui sont souvent finement ornementées. Leur taille maximale est d'une centaine de µm. Elles peuvent vivre en milieu marin (surtout pour les formes centrales) et dans l'eau douce (surtout pour les formes pennales), ont un mode de vie benthique ou planctonique, et préfèrent les eaux froides. Elles existent au moins depuis le Crétacé. L'accumulation de leur débris peut former une roche, la diatomite.
Actuellement, les diatomées constituent le groupe d'algues le plus important du phytoplancton marin (plus de 100 000 espèces recensées).
Schéma de deux diatomées, de type centrale (à gauche) et pennale (à droite).
5. Les COCCOLITHOPHORIDES
Les coccolithophoridés sont des algues unicellulaires qui possèdent une coquille de nature carbonatée, la coccosphère. Cette coquille a une forme sphérique, et elle est composée de nombreuses plaques, les coccolithes, qui peuvent se dissocier à la mort de l'algue et se disperser dans le sédiment. Leur taille est de l'ordre de 20 à 40 µm environ. Elles vivent le plus souvent en milieu marin, plus rarement dans l'eau douce, et ont un mode de vie planctonique. Elles existent depuis la fin du Paléozoïque, mais ne deviennent vraiment abondantes que pendant le Mésozoïque. Un grand nombre d'entre elles disparaissent pendant la crise Crétacé/Paléogène. L'accumulation de leur débris peut former une roche, la craie (et d'ailleurs le Crétacé, période pendant laquelle elles abondent, vient du latin 'Creta' qui signifie la 'craie').
Schéma d'un coccolithophoridé (coccosphère composée de nombreux coccolithes).
6. Les SILICOFLAGELLES
Ce sont aussi des algues unicellulaires. Elles possèdent un squelette de forme tubulaire (= en forme de 'tubes') et de nature siliceuse, dont la taille moyenne est de l'ordre de 20 à 50 µm environ. Elles vivent en milieu marin, ont un mode de vie planctonique et sont capables de résister à de grandes variations de salinité. Elles existent depuis le Crétacé supérieur. Elles sont très rares.
Schéma d'un silicoflagellé.
Organismes pluricellulaires
Il peut s’agir de métazoaires (= des animaux) ou de végétaux. Ces restes peuvent être entiers ou fragmentés. Ils peuvent donc être très variés. Leur identification est parfois difficile, et leur utilisation en stratigraphie souvent impossible, mais ils peuvent cependant apporter de nombreuses informations sur :
- Le milieu de dépôt (type de reste observé),
- L’agitation du milieu (état de conservation : fragments de grande taille ou non, bien conservés ou altérés…),
- L’hydrodynamisme (orientation des fossiles) …
1. Les OSTRACODES
Les Ostracodes font partis de l'embranchement des Arthropodes (comme les Insectes ou les Trilobites par exemple). Ce sont des animaux aquatiques, qui peuvent vivre aussi bien en eau douce qu'en milieu marin, à des profondeurs variables. Ils ont un mode de vie benthique et vagile (ils sont capables de se déplacer sur les fonds). Ils possèdent une coquille composée de deux valves, de tailles inégales, qui mesurent entre quelques centaines de µm à environ 5 cm au maximum. Leur coquille est le plus souvent de nature carbonatée, et elle peut présenter une ornementation variée. Il existe aussi des Ostracodes à coquille chitineuse (ces formes ne se fossiliseront généralement pas). Les Ostracodes existent depuis le début du Cambrien.
Schéma de deux Ostracodes (vue de dessus). Le spécimen de gauche a une coquille lisse (sans ornementation) et celui de droite est ornementé.
2. Les CONODONTES
Les Conodontes sont des microfossiles à l'aspect denticulé (= en forme de dents), composés de phosphate de calcium et mesurant de 0.1 à 2 mm environ. Ils existent uniquement entre le Cambrien et le Trias, et vivaient en milieu marin. Ils sont très utilisés en biostratigraphie pour les datations.
Ils ont été découverts en 1856 et de très nombreuses espèces ont été déterminées depuis cette date, mais cependant leur origine est restée inconnue pendant 150 ans car aucun fossile complet n’avait été découvert. C’est seulement en 1983 qu’un fossile entier a été observé : l’animal possède un corps de forme allongée, de petite taille (quelques cm) et avec une symétrie bilatérale (il ressemble à une petite anguille). Aucun élément squelettique n’est présent excepté les Conodontes dans la cavité buccale. Ces caractéristiques indiquent que cet animal pourrait être un Chordé primitif (= embranchement qui comprend notamment les Vertébrés).
Schéma de quelques Conodontes.
3. FRAGMENTS de MACROORGANISMES (ANIMAUX)
LES SPONGIAIRES
Ils sont bien représentés sous forme de microfossiles par des spicules, éléments constitutifs du squelette, qui ont des formes et tailles très variables. Ils sont rencontrés dans les résidus de lavage ou dans les lames minces. Leur intérêt stratigraphique est faible. A partir des spicules, il est impossible d’identifier l’espèce. Ils peuvent être groupés en deux catégories :
- Les mégasclères (spicules de grande dimension, de type monaxone, triaxone ou tetraxone chez les éponges siliceuses),
- Les microsclères (de petite taille).
LES CNIDAIRES
Les madréporaires (coloniaux) sont souvent étudiés en lame mince.
LES BRYOZOAIRES
Ils sont très abondants parmi les microfossiles dans les sédiments marins du Paléozoïque, puis leur abondance diminue ensuite au cours du Mésozoïque puis du Cénozoïque.
Ils sont fréquents dans les sédiments plutôt littoraux. Leur mode d’organisation en colonie (zoarium) rend très facile leur reconnaissance, que ce soit isolés ou en lames minces.
LES BRACHIOPODES
Les microfossiles de Brachiopodes sont très abondants au cours du Paléozoïque, mais leur utilisation en stratigraphie est limitée. Ils peuvent être utilisés pour réaliser des interprétations paléoécologiques. Les différents microfossiles sont : des formes embryonnaires (très délicates à identifier précisément), des fragments de coquilles, des épines (certaines espèces portent des épines).
LES MOLLUSQUES
Ils sont abondants sous forme de microfossiles, mais ne sont pas utilisés en général pour la stratigraphie. On retrouve des formes embryonnaires, des fragments de coquilles (et en particulier les zones les plus résistantes de la coquille comme par exemple la columelle chez les Gastéropodes).
Les Bivalves, les Gastéropodes, les Céphalopodes et les Scaphopodes sont fréquents dans les résidus de lavage et les lames minces. Ils constituent de bons indicateurs du milieu. Leur reconnaissance en lame mince peut être difficile.
LES ANNELIDES
Les restes fossiles sont constitués de tubes calcaires (droits, cylindriques, coniques ou spiralés : en lame mince, on observe des zones concentriques, parfois difficiles à distinguer des Scaphopodes) ou de pièces mandibulaires (Scolénodontes, constitués de chitine).
LES ARTHROPODES
Ils sont présents dans le sédiment sous forme de fragments de squelette (la plupart du temps indéterminables), d’appendices (parfois intéressants, notamment pour les trilobites) ou de coprolithes (forme cylindrique, plus ou moins arrondie, de couleur brunâtre. La section est arrondie et traversée de nombreux canaux).
LES ECHINODERMES
De nombreux débris d’échinodermes divers se rencontrent dans les résidus de lavage et les lames minces. Ils sont notamment très abondants dans les roches du Paléozoïque. On peut rencontrer des radioles (Echinoïdes), des articles (Crinoïdes, Astéroïdes), des plaques de test (Echinoïdes : plaques facilement reconnaissables en lame mince), des sclérites d’Holoturoïdes (forme variée, taille < 1mm), des ‘vertèbres’ d’Ophiuroïdes ou de Rovéacrinides.
LES VERTEBRES
La plupart des fossiles de Vertébrés sont trop grands pour être considérés comme des microfossiles. Il existe cependant de petits éléments comme des restes de Poissons, des dents et des fragments d’os. Ces fragments ont généralement peu d’intérêt stratigraphique.
Les Poissons : les restes de leur squelette sont certainement les microfossiles de Vertébré les plus courants, ils sont abondants dans les roches d’origine marine ou d’eau douce. Les restes comprennent des dents (de formes très variées), des écailles, des otolites (petites pièces ovales faisant partie de l’appareil auditif), des fragments osseux et des coprolithes (= pelotes fécales, généralement de couleur sombre et forme ovoïde).
4. FRAGMENTS DE MACROORGANISMES (VEGETAUX)
LES ALGUES
Les algues sont des organismes fragiles vivant en général en eaux peu profondes, et qui n’aiment pas les eaux troubles. Les restes d’algues peuvent donner de bonnes indications sur leur milieu de vie (profondeur, température, salinité, hydrodynamisme). On les étudie généralement en lames minces.
Les algues se subdivisent en plusieurs classes :
- Les Rhodophytes (algues rouges) : Il existe des espèces typiques d’eaux froides, d’autres d’eaux chaudes. Les Rhodophytes ne sont pas de bonnes indicatrices par rapport à la profondeur (elles peuvent vivre jusqu’à 200 à 300 m),
- Les Chlorophytes (algues vertes) : ne vivent qu’à de très faibles profondeurs en eaux calmes, peu profondes, chaudes à tropicales,
- Les Dasycladales : vivent dans des milieux marins tropicaux et tempérés-chauds, peu profonds (< 5m), proches du littoral, et à salinité parfois anormale,
- Les Chrysophytes (comprennent les diatomées et les coccolithophoridés),
- Les Charophytes : vivent presque uniquement en eaux douces.
LES SPORES et POLLENS
Les spores et pollens constituent l’élément reproducteur chez les végétaux supérieurs, en milieu continental. Ce sont de minuscules grains de quelques dizaines de µm de diamètre (2 à 200 µm environ). Ces éléments ne sont pas minéralisés, mais ils comportent des éléments organiques très résistants qui peuvent être préservés (sporopollénine, chitine, lignine).
La palynologie est l’étude scientifique des pollens : elle permet de reconstituer les changements climatiques à travers les changements de végétation, et notamment pour le Quaternaire (réalisation de diagramme pollinique).
Microfossiles d'origine incertaine
1. Les ACRITARCHES
Ce groupe a été créé en 1963.
Il désigne des microfossiles à paroi organique dont l’origine n’est pas connue à ce jour. Il pourrait s’agir de kystes d’algues primitives ( ?).
Ils existent depuis le Précambrien (dès 3 Ga) jusqu’à l’actuel (mais ils ne deviennent abondants qu’à partir de 1 Ga). Ils sont très rares aujourd’hui. Ils vivent le plus souvent en milieu marin (probablement planctoniques) et sont rares en eau douce. Leur taille varie de 5 à 200 µm environ.
Ils ont une forme variable (sphère, cube). Leur surface peut être lisse, granulée ou ornée d’expansions variées. La cavité centrale est fermée ou communique avec l’extérieur par un pore. La paroi peut être simple, mais elle est le plus souvent constituée de deux couches, de nature organique.
Schéma de quelques Acritarches (d'après Bignot, 1982).
2. Les CHITINOZOAIRES
Ce groupe a été créé en 1931.
Il désigne des microfossiles à paroi organique (chitineuse) dont l’origine n’est pas connue à ce jour. Il pourrait s’agir d’œufs de métazoaires (annélides ? échinodermes ? gastéropodes ? graptolithes ?).
Ils existent entre l’Ordovicien et le Dévonien. Ils sont marins, probablement pélagiques, et mesurent entre 50 µm à 2 mm environ.
Ils ont une forme de bouteille ou de cylindre souvent fermé à une extrémité. On les trouve soit isolés, soit en groupes (colonies ?).
Schéma de quelques Chitinozoaires (d'après Benton et Harper, 2009).
Pour en savoir plus :
- BENTON M.J., 2008: The history of Life – A very short introduction. Oxford University Press, 170 p.
- BENTON M.J. & HARPER D.A.T., 2009: Introduction to Paleobiology and the Fossil Record. Wiley-Blackwell, 592 p.
- BIGNOT G., 1982 : Les Microfossiles, édition Dunod Université, 212 p.
- DE WEVER P., DAVID B. et NERAUDEAU D., 2010 : Paléobiosphère. Regards croisés des sciences de la vie et de la terre. Edition du Muséum National d’Histoire Naturelle, de la Société Géologique de France et de la maison d’édition Vuibert, 796 p.
- MATHIEU R., BELLIER J.-P. et GRANIER B., 2011 : Manuel de micropaléontologie. ISBN 978-2-916733-04-3, Carnets de Géologie, Brest, Livre 2011/02 (CG2011_B02), 123 p. http://paleopolis.rediris.es/cg/BOOKS/CG2011_B02/
- Vous pouvez aussi consulter mes vidéos sur Youtube : Les microfossiles (partie I) et Les microfossiles (partie II) Les autres vidéos concernant la paléontologie sont accessible ICI.
- ou accéder à mon site photo, sur lequel vous trouvez un grand nombre d'images (fossiles et autres).
Date de dernière mise à jour : 15/12/2023
