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ORDOVICIEN

L’Ordovicien est une période d’une soixantaine de millions d’années qui s’étend de la fin du Cambrien au début du Silurien. Le terme «Ordovicien» (emprunté à la tribu des Ordovices qui vivait dans le nord du pays de Galles) a été créé par C. Lapworth en 1879 pour mettre un terme à la controverse entre ceux qui voulaient étendre vers le haut le système cambrien de Sedgwick et ceux qui voulaient étendre vers le bas le système silurien de Murchison. Longtemps encore après cette création (officiellement jusqu’en 1902 et plus tard en Europe continentale), l’Ordovicien fut considéré comme la partie inférieure du Silurien, par exemple par Barrande.

L’Ordovicien au sens strict comprend, dans le pays de Galles où se trouve son stratotype, les couches incluses entre la base de l’Arénig et celle du Llandovery, étages définis par leurs faunes. Divers auteurs ont inclus dans la base de l’Ordovicien la série du Trémadoc, qui le sépare du Cambrien et qui constitue un ensemble assez indépendant ^{[cf. TRÉMADOC]}.

D’importants phénomènes paléoclimatiques et paléogéographiques se sont produits durant l’Ordovicien et en font l’une des clefs de l’ère paléozoïque, tant au point de vue de l’orogenèse (déroulement des premières phases calédoniennes) qu’à celui de la paléontologie (premier développement des Vertébrés).

1. Chronologie et subdivisions

L’âge isotopique de la base de l’Ordovicien est controversé. En effet, la base du Trémadoc est environ 漣 500 (face=F0019 梁 10) Ma, celle de l’Arénig 漣 485 (face=F0019 梁 10) Ma. Le sommet de l’Ordovicien est compris entre 漣 435 et 漣 440 Ma.

La subdivision de l’Ordovicien est essentiellement fondée sur la série exemplaire du pays de Galles, complète depuis le Trémadoc jusqu’à la fin du Silurien. Dans cette série, les dateurs sont principalement les Graptolithes, présents dans tous les niveaux schisteux.

Il est intéressant de constater le parallélisme de cette série avec celle des Appalaches, celle de Scandinavie et aussi, grâce à des niveaux jalons, celles de l’Afrique du Nord, de l’Europe centrale et de l’Asie (cf. tableau).

2. Phénomènes géologiques majeurs

Orogenèse et épeirogenèse

Plusieurs phases de mouvements se sont produites au cours de l’Ordovicien. D’abord, la phase sarde de Sardaigne, à la fin du Skiddaw (Ordovicien X), et, vers la même époque, les derniers mouvements tyrrhénniens, ceux de la phase jukésienne qui élèvent des cordillères dans l’ouest de la Tasmanie. Dans l’orogène calédonien, la phase de Trondhjem date de l’Ordovicien XI (Llanvirn). Une cordillère émerge au même moment dans la Montagne Noire. La zone appalachienne se soulève dans son ensemble.

Pendant l’Ordovicien XII a débuté l’épeirogenèse taconique, qui a soulevé l’ensemble des Appalaches où elle se compléta par des orogenèses locales; elle s’est répercutée dans l’orogène calédonien (phase d’Ekné en Scandinavie), dans la Montagne Noire et en Catalogne, au Maroc et, beaucoup plus loin, dans le Kazakhstan. Cette grande crise s’est prolongée dans l’Ordovicien XIII (Ashgill) où elle a pris une forme aiguë au Spitzberg. Finalement, les Appalaches et le nord-est du Groenland furent complètement exondés; la Scandinavie s’est soulevée, ainsi que le bloc cantabrique en Espagne. L’épeirogenèse gagne l’Afrique (Sahara, Anti-Atlas, Kabylie) et la Haute-Asie (Salaïr). Des mouvements importants se sont également produits dans l’est de l’Australie (phase de Benambra).

Volcanisme

L’orogène calédonien est riche en volcans andésitiques. On en trouve aussi en Australie. En Bohême, des volcans proches de la mer ont craché des tufs (Ordovicien X). Dans les Appalaches, les débuts de l’Ordovicien taconique sont marqués par l’apparition d’un important volcanisme explosif, donnant des couches de cendres, et par une zone de roches vertes d’origine sous-marine (serpentine belt ; cf. OPHIOLITES).

Sédimentation

Après un Cambrien dont la partie moyenne et supérieure est pauvre en calcaires et un Trémadoc dans lequel les faciès carbonatés sont encore rares, l’Ordovicien se montre, dans certains pays, beaucoup plus riche en calcaires. Cette modification chimique, qui n’était qu’esquissée dans le Trémadoc, a promu de nouveaux faciès caractérisés par de nouveaux groupes d’animaux. Au nombre de ces nouveautés compte l’apparition, au Llanvirn, des faciès récifaux, en particulier dans l’est de l’Amérique du Nord. Les récifs sont devenus très abondants à l’Ordovicien XIII. De toute façon, la répartition des calcaires, même non récifaux, dessine une zone bien déterminée, prenant en écharpe l’ensemble des terres émergées à partir de l’archipel de l’Amérique arctique et comptant la Scandinavie, la Sibérie et l’Australie orientale. Cette zone correspond à l’aire intertropicale de l’Ordovicien. Avant l’apparition des biohermes ou juxtaposés à eux, on trouve alors des calcaires à Trilobites (Asaphidés entre autres) et à Nautiloïdes (Vaginocératidés entre autres). Ce milieu calcaire semble avoir eu une influence déterminante sur les mécanismes de l’évolution: certains groupes, en effet, paraissent y avoir été promus ou s’être transformés dans des conditions qui ne sont pas sans rappeler celles que l’on crée artificiellement dans les laboratoires pour faire muter des populations.

Cependant, les faciès schisteux demeurent partout abondants. Ce sont d’abord les schistes noirs à Graptolithes témoignant de fonds anaérobies, comme au Cambrien supérieur. Les schistes à Calymènes ont reçu le nom de «faciès coquillier» (shelly facies ); ils témoignent d’une vie intense comptant des Trilobites, des Ostracodes, des Brachiopodes, des Conulaires, etc. Dans de nombreux cas, on observe soit l’alternance des schistes et des calcaires, dans des séries rythmiques, soit la présence de nodules ou de miches calcaires au sein des schistes. Ces ensembles témoignent du caractère progressif du passage entre les deux sortes de sédimentation.

L’un des types de dépôt qui a trouvé le maximum de développement à l’Ordovicien est celui des «grès armoricains», ainsi nommés à cause de leur grande expansion dans le massif Armoricain (Bretagne et Normandie), mais qui s’étendent aussi dans le sud de l’Angleterre d’une part, sur l’Espagne, le Portugal et le Maroc d’autre part. C’est un faciès de transgression essentiellement composé d’éléments détritiques, surtout des grès durs, parfois des conglomérats.

Les traces de vie y sont abondantes, sous la forme de pistes (bilobites), de terriers, de structures souvent problématiques (Vexillum ). On y trouve aussi des traces mécaniques, telles que des «ripple-marks». De vrais fossiles s’y rencontrent d’ailleurs: restes de Trilobites, surtout de type fouisseur, Crustacés, Conulaires, Bivalves; l’ensemble correspond à des eaux peu salées. Un faciès très voisin des grès armoricains est celui des «grès à tigillites» du Sahara, grès à ripple-marks et à stratification entrecroisée, dans lesquels abondent les traces: tigillites, bilobites, Arthrophycus (Harlania ), Vexillum , etc. Le dépôt des grès à tigillites, comme celui des grès armoricains, témoigne de conditions très peu profondes, probablement d’estrans, et de mers vraisemblablement tempérées ou fraîches.

Une gamme de sédiments glaciaires et fluvio-glaciaires, liés à une topographie sous-glaciaire bien conservée, a pu être étudiée sur le bouclier saharien.

Un faciès important par sa présence fréquente et par sa valeur économique est celui des minerais de fer oolithiques. On les trouve dès l’Ordovicien XI dans le massif Armoricain, où ils sont associés aux schistes à Calymènes. Surtout formés par de la sidérose (carbonate de fer) qui s’est substituée à des oolithes calcaires, ils ont été ultérieurement transformés en hématite. Divers silicates de fer, voisins des chlorites, s’y ajoutent. Ces oolithes ferrugineuses témoignent d’un dépôt en eaux agitées et dans un milieu de pH légèrement supérieur à la neutralité (entre 7 et 7,8). Le fer qu’ils contiennent provient vraisemblablement de l’altération pédologique du continent voisin. Des minerais de fer analogues se rencontrent également au Maroc.

On notera un faciès plus rare, celui de la «kuckersite» d’Estonie, qui est un schiste bitumineux alternant avec des calcaires finement lités, et qui résulte d’une accumulation de Cyanoschizophytes comparable à une pullulation de fleurs d’eau. Ce faciès a permis la conservation d’une riche faune benthonique qu’il a fossilisée pratiquement sur place.

3. La vie à l’Ordovicien

Paléontologie

Le monde vivant a atteint l’un de ses sommets à l’Ordovicien. En effet, la plupart des groupes d’Invertébrés y sont très bien représentés, dans des faciès très divers. Plusieurs y atteignent même leur apogée (c’est le cas des Échinodermes, des Nautiloïdes, des Trilobites); en tout cas, ils présentent une très grande variété (Brachiopodes, Bivalves). On voit apparaître encore quelques groupes tels que les Bryozoaires Ectoproctes et, surtout, les Vertébrés Agnathes. Enfin, le monde végétal a eu certainement un développement brillant. On connaît assez bien celui des Algues Dasycladacées (Cyclocrinus , par exemple) et celui des Rhodophycées (Solenopora ), moins bien celui des plantes continentales. À l’Ordovicien devrait se situer pourtant l’apparition des Mousses, des Hépatiques, des Characées, formes sur lesquelles on ne dispose encore que d’archives douteuses.

Biotopes

Il faut d’abord souligner l’abondance du phytoplancton (Acritarches , entre autres) et remarquer qu’un important zooplancton, composé en partie de larves d’Invertébrés, devait s’y joindre. Cet ensemble a pourvu d’une nourriture abondante tous les animaux filtreurs alors dominants.

Le biotope le plus développé est celui de la prairie coquillière, correspondant au faciès «shelly». Les organismes dominants sont les Trilobites, avec de nombreuses familles. Parmi celles-ci, ce sont les Opisthopariés qui l’emportent avec les Asaphidés, dont les yeux étaient très développés et dont le tégument souple suggère des possibilités de natation. Les Illaenidés, de grande taille, se rencontrent soit dans les schistes argileux, soit dans des calcaires; ils pouvaient s’enrouler sur eux-mêmes comme des cloportes (adaptation à un milieu agité). Les Odontopleuridés pouvaient flotter facilement grâce à leurs épines latérales longues et nombreuses, qui leur permettaient aussi d’éviter l’enlisement lorsqu’ils reposaient sur le fond, allongés parallèlement à lui. Les Lichadidés, souvent barbelés, en tout cas très ornés, pouvaient atteindre des dimensions imposantes (plusieurs décimètres). À ces formes comparables à des types cambriens s’ajoutent des Propariés, dont le développement indique une dérivation néoténique. Ils sont déjà largement représentés à l’Ordovicien par les Cheiruridés (Placoparia ), qui sont épineux, les Dalmanitidés (Dalmanitina, Kloucekia ), enfin les Chasmops scandinaves: ces formes semblent avoir pu s’enfouir superficiellement dans la vase du fond. C’est proprement à l’endofaune qu’appartiennent les Calyménidés et les Trinucléidés, qui ont fourni les éléments de successions stratigraphiques en Scandinavie, au Canada, en Grande-Bretagne, en Europe et au Maroc. L’anatomie des Calyménidés, capables de se rouler en boule, est caractérisée par un céphalon dont l’avant revêt plus ou moins la forme d’une pelle fouisseuse et où les yeux peuvent être portés par des tiges. Celle des Trinucléidés est plus spécialisée: ils sont aveugles, avec un immense limbe céphalique dépassant de beaucoup les dimensions du reste du corps, lequel peut se plier sur lui-même. Les Harpedidés ont des caractéristiques assez voisines.

Auprès des Trilobites, les faciès coquilliers comptent encore des Ostracodes assez nombreux (Primitia ), qui vivaient sur le fond, et des Brachiopodes fouisseurs, avec des Lingulacés et de nombreux genres d’Orthacés qui sont ici à leur apogée. C’est dans les faciès coquilliers calcaires qu’apparaissent les Brachiopodes Collolophides (Strophoménacés et Plectambonitacés), désormais fort divers.

Il faut noter aussi des niches d’Échinodermes dont l’Ordovicien est l’époque de diversification maximale. Les plus nombreux sont les Cystoïdes. Parmi eux, on peut distinguer, d’après la structure thécale, en particulier la disposition des pores, quatre groupes issus des Éocrinoïdes du Cambrien et du Trémadoc. Chez les Rhombifères (et Pectinirhombifères), on observe un maximum de structures transsuturales groupées en losanges (d’où leur nom); leurs représentants les plus abondants se rencontrent dans l’Ordovicien de Suède et d’Estonie (exemple: Echinosphaerites aurantium , dont les tests sphériques, flottés ou transportés par le vent, ont édifié de véritables roches); mais, à l’Ordovicien XIII, le genre nordique Heliocrinus , par exemple, s’est répandu dans les mers et a atteint la Montagne Noire, l’Espagne, l’Algérie. Les Diploporites, scandinaves et baltes, ont évolué vers des types «oursins», et il est probable qu’on peut leur attribuer au moins une partie des phylums d’Échinides apparus à la fin de l’Ordovicien (Bothriocidaris ). Dans l’Europe moyenne, l’Afrique du Nord et la Téthys orientale (Birmanie), les Amphorides tiennent la place des Diploporites, avec des thèques souvent plus souples et surtout offrant une forme moins déterminée. On voit encore apparaître les Blastoïdes, pourvus d’un pédoncule important mais aussi de diplopores. Les Édrioastéroïdes sont représentés par de petites formes fixées par leur face inférieure sur des coquilles ou des Trilobites vivants qui les transportaient comme des parasites ou des commensaux (Argodiscus ).

La faune coquillière de l’Ordovicien a également fourni des organismes d’affinités incertaines: Conulaires, Hyolithes, les premiers Tentaculites, Machaeridiens (Plumulites ).

Enfin, elle renferme des Mollusques, parmi lesquels de nombreux Gastéropodes ainsi que des Bivalves. Parmi ces derniers, on compte surtout des Protobranches (Palaeoneilo , Redonia ), mais aussi un type aux caractères fortement archaïques, Babinka , dont les valves sont symétriques et offrent les traces d’une musculature complexe, elle-même symétrique, pouvant être assimilée à celle des Monoplacophores.

Un deuxième biotope important est celui des algueraies flottantes à Graptolithes. À la différence de ceux du Trémadoc où, comme les Ptérobranches, les Graptolithes étaient tous fixés, ceux de l’Ordovicien comptent de nombreux types libres, flottant librement, d’où leur rôle de premier plan en paléontologie stratigraphique. Issus de Dictyonema flabelliforme , seul Graptolithe dendroïde pourvu d’un flotteur, les premiers Graptoloïdes, dont une faune très riche est connue dans la banlieue de Québec, étaient des colonies pourvues de plusieurs rameaux disposés de manières diverses, mais établies avec précision pour chaque genre. La plupart sont des Axonolipes, les Axonophores n’apparaissant que dans la seconde moitié de l’Ordovicien. Les schistes à Graptolithes de l’Ordovicien sont presque toujours noirs, témoignant d’un milieu de dépôt anaérobie: c’est un faciès comparable à celui des Sargasses actuelles et surtout à celui qui, au Cambrien supérieur, constituait le faciès à Olenidés. La preuve de la continuité entre ces deux faciès est fournie par la présence du dernier Trilobite Olenidé,Triarthrus becki , dans les schistes d’Utica (Ordovicien XIII), de l’est de l’Amérique du Nord. Ce faciès renferme aussi de petits Brachiopodes Gastrocaules (Obolacés) et Sphenothallus , peut-être voisin des Scyphozoaires fixés. Enfin, c’est à cette algueraie flottante que semblent avoir été attachés les premiers Euryptérides.

Dans les mers chaudes de l’époque, non seulement les calcaires sont fréquents, mais encore les organismes fixés à test calcaire se sont développés dans les mers épicontinentales. C’est cette promotion qui aboutira progressivement à l’établissement de phénomènes récifaux. On peut d’abord signaler des Algues calcaires vertes, Dasycladacées telles que Cyclocrinus qui a construit des bancs en Norvège; ou rouges, telles les Solénoporacées, comparées parfois aux Lithothamniées, plus récentes, et dont on rencontre les masses mamelonnées, souvent extrêmement solides, dans les faciès coquilliers. Le groupe énigmatique des Réceptaculitidés, que l’on a situé alternativement parmi les Spongiaires et parmi les Algues, est également assez fréquent et caractérisé par sa géométrie qui le fait ressembler au cœur d’un tournesol. Le groupe des Cnidaires fournit des organismes fixés à test calcaire: les premiers «Rugueux», souvent isolés (par ex. Streptelasma ). Le fait mérite d’être souligné, car tous les Polypiers de l’Ordovicien constituent des nouveautés, ce groupe n’ayant pas au Cambrien de représentants. Il y a des Stromatoporoïdés, constructeurs des biohermes les plus typiques de l’ère primaire, des Tabulés (Syringophyllitidés, Halystidés...) des Chaetétidés, beaucoup de formes apparentées aux Spongiaires hypercalcifiés. En même temps, on voit apparaître, groupe proche des Brachiopodes, les Bryozoaires, qui, très abondants dès l’abord, vont constituer des prairies serrées en Estonie, dans l’est du Canada et dans le Sud marocain.

Le développement des carnivores dans les mers ordoviciennes indique une étape du monde vivant qui doit être soulignée. Au nombre de ceux-ci comptent les Cnidaires, microcarnivores, dont l’abondance permet de mesurer l’importance du zooplancton. Il faut également évoquer le développement des Céphalopodes, tous carnivores, dont une grande partie de la nourriture devait être constituée par des Trilobites. Enfin, les Euryptérides doivent être considérés comme de redoutables «scorpions de mer».

Un dernier biotope intéressant est celui des faciès à Conodontes et à Vertébrés. Les Conodontes sont connus depuis longtemps; à l’Ordovicien, ils forment des assemblages caractéristiques, parmi lesquels dominent les Neurodontiformes dont la composition a quelque ressemblance avec celle des écailles de Vertébrés. Les Vertébrés Agnathes sont Astraspis et Eriptychius , recueillis dans les grès deltaïques de Harding (Ordovicien XII).

4. Paléoclimatologie et paléogéographie

La Téthys est un couloir emprunté par des faunes d’Invertébrés pendant tout l’Ordovicien. Les continents de l’Ordovicien demeuraient groupés en deux supercontinents, la Laurasie et la Gondwanie (cf. figure), de part et d’autre de la Téthys. La distribution des faciès de mer chaude riches en calcaire et, surtout à l’Ordovicien supérieur, en organismes constructeurs montre l’existence d’une zone intertropicale, incluant l’équateur. C’est la province «américano-arctique», laquelle se prolonge en Sibérie et en Australie. La découverte en Afrique saharienne des traces d’une calotte glaciaire datée de la limite supérieure de l’Ordovicien, telle qu’il ne s’en forme qu’aux abords immédiats des pôles, confirme une position de l’un des pôles magnétiques terrestres dans la région des Canaries pendant l’Ordovicien comme au Cambrien. On dispose donc, pour l’Ordovicien supérieur, d’un faisceau de données cohérentes indiquant que les climats étaient alors aussi contrastés qu’aujourd’hui. Dans la partie inférieure et moyenne de l’Ordovicien, les climats étaient beaucoup moins opposés, et la présence de fossiles dans les régions sahariennes, jointe à l’absence de dépôts glaciaires, suggère que la zone polaire n’était pas encore glacée.

La paléogéographie ordovicienne montre essentiellement la formation de deux provinces fauniques chaudes à Céphalopodes: l’une au nord de l’Amérique et de la Norvège à l’Australie, l’autre de l’Extrême-Orient à la Suède. Une vaste transgression d’une mer tempérée s’étend sur l’Europe moyenne (province à Amphorides) et se prolonge sur l’Afrique du Nord (Maroc, Algérie) et même le Sahara: c’est la province des «grès armoricains». Les faciès à Graptolithes sont cosmopolites. Entraînés par les courants, on les rencontre jusque dans les Andes, le passage étant assuré depuis les Appalaches par le bassin de Marathon. En Extrême-Orient, la Téthys occupe la fosse himalayenne et la Malaisie et se répand sur la Chine (orogène paléocathaysien).

De grandes migrations se sont produites à l’Ordovicien XII entre l’Amérique du Nord et la Scandinavie.

L’épeirogenèse taconique et ses séquelles ont apporté des bouleversements paléogéographiques, surtout dans la région appalachienne, qui s’est trouvée exondée. On doit compter d’ailleurs que la glaciation contemporaine sur l’Afrique a amené des retraits marins sur les aires continentales.

adj. et n. m. GEOL Période ordovicienne ou, n. m., l'ordovicien: deuxième période de l'ère primaire, caractérisée par l'apparition des premiers vertébrés.

|| De cette période.

⇒ORDOVICIEN, -IENNE, subst. masc. et adj.

I. —Subst. masc. Période de l'ère primaire intermédiaire entre le cambrien et le silurien. Une transition ménagée relie le cambrien supérieur à l'étage suivant ou ordovicien (LAPPARENT, Abr. géol., 1886, p.159).

II. —Adj. Qui date de cette période. Le premier prochordé (...) apparaît dans les mers ordoviciennes, il y a quatre cents millions d'années (FURON ds R. gén. sc., t.63, 1956, p.47).

Prononc.:[], fém. [-]. Étymol. et Hist. 1886 (LAPPARENT, loc. cit.). Dér. avec suff. -ien, du lat. Ordovices, nom d'un peuple de la Bretagne.

ordovicien, ienne [ɔʀdɔvisjɛ̃, jɛn] adj. et n. m.

ÉTYM. 1899; de Ordovices, n. lat. d'un peuple du pays de Galles.

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♦ Didact. (géol). Se dit de la période de l'ère primaire (Paléozoïque) comprise entre le Silurien et le Cambrien. || Le système ordovicien. — N. m. || L'ordovicien est parfois considéré comme l'étage inférieur du Silurien.