Projet de recherche P4S/251/AMNOXYKO (Action de recherche P4S)
Les séquences sédimentaires riches en fossiles enregistrent les crises environnementales passées et préservent des preuves de la dynamique des écosystèmes anciens. Les crises du Kellwasser, il y a 372 millions d’années à la fin du Frasnien (Dévonien Supérieur), ont provoqué l’effondrement des récifs coralliens, une hypoxie généralisée évoluant vers l’euxinie, ainsi qu’une extinction de masse de premier ordre — l’une des « Big Five ». Parmi les victimes emblématiques figurent les ammonoïdes céphalopodes très diversifiés du groupe des Gephuroceratina, tels que Manticoceras. Cependant, le déclenchement des crises du Kellwasser et les transformations écologiques qu’elles ont provoquées durant les dernières phases du Frasnien restent mal compris. Comment la diminution des niveaux d’oxygène a-t-elle façonné les communautés marines luttant pour leur survie à la toute fin du Frasnien ?
Au cours des douze dernières années, dans le cadre du suivi de localités fossilifères à fort potentiel, le personnel de l’IRSNB, en collaboration avec des citoyens scientifiques, a découvert une section exceptionnellement développée et riche en fossiles dans la carrière de Lompret (Chimay, Belgique), datant du début des crises du Kellwasser au sein de la zone historique de référence du Frasnien. Ce site dépasse de nombreuses sections du Kellwasser renommées dans le monde par son épaisseur stratigraphique, son abondance de fossiles et la qualité de leur conservation. Les découvertes majeures comprennent des ammonoïdes remarquablement préservés, allant de coquilles embryonnaires à des spécimens géants dépassant 40 cm de diamètre, un ensemble de niveaux de mortalité de masse, un nouveau poisson prédateur géant du genre Dunkleosteus, ainsi que la plus grande collection belge de macrofossiles d’invertébrés du Kellwasser.
Le projet AMNOXYKO exploitera cet ajout unique à la collection fédérale pour étudier la diversité des ammonoïdes (Gephuroceratina, Tornoceratina) et d’autres céphalopodes (Bactritida, Orthocerida, Oncocerida), afin de résoudre des questions de longue date concernant leur diversité dans la région type du Frasnien. Il utilisera des techniques conventionnelles et innovantes telles que la micro-tomographie (micro-CT) et produira des modèles numériques de toutes les espèces rencontrées, qui seront rendus librement accessibles sur la plateforme RBINS Virtual Collections. Le projet examinera également, à une résolution sans précédent, l’abondance, la distribution, la composition et les relations entre organismes nectoniques (Cephalopoda) et macroinvertébrés benthiques (souvent opportunistes) à fort potentiel de conservation (bivalves, gastéropodes, brachiopodes), afin d’évaluer comment l’écosystème frasnien s’est adapté à la diminution des niveaux d’oxygène dans le contexte d’une extinction de masse imminente.
En intégrant les données sur les macroinvertébrés provenant de niveaux normaux et de niveaux de mortalité massive avec des proxys sédimentologiques et géochimiques de désoxygénation (microfaciès en lames minces, minéralogie des argiles, analyses de framboïdes de pyrite assistées par intelligence artificielle, δ13C et métaux sensibles aux conditions rédox), cette recherche développera un nouveau proxy faunique calibré à haute résolution pour la désoxygénation. Celui-ci complétera les proxys traditionnels et permettra une compréhension exceptionnellement détaillée des crises du Kellwasser. L’étude apportera également de nouvelles perspectives sur la paléobiologie des ammonoïdes et leur partitionnement environnemental, révélant potentiellement une différenciation écologique liée aux cycles de vie. La chémostratigraphie du δ13C soutiendra la biostratigraphie des ammonoïdes et des conodontes afin de replacer les résultats de la carrière de Lompret dans le cadre temporel global le plus précis possible.
En combinant plusieurs faisceaux de preuves et en réunissant des expertises aux niveaux fédéral, régional et international, cette étude établira la carrière de Lompret comme une nouvelle section de référence pour la désoxygénation au Dévonien, tout en renforçant le géopatrimoine belge et sa valeur pour la société. En fournissant une étude de cas détaillée sur la réponse des écosystèmes à un stress extrême, ces résultats contribueront aux discussions plus larges sur les impacts à long terme de l’anoxie océanique, avec des parallèles avec les tendances actuelles de désoxygénation. Face à l’expansion rapide des zones mortes hypoxiques et à l’effondrement des récifs coralliens — deux points de bascule majeurs du changement climatique actuel — ce travail, bien qu’étant avant tout un projet de patrimoine belge fondé sur la collection fédérale et mené en étroite collaboration avec des citoyens scientifiques, améliorera notre compréhension des extinctions passées et apportera des éclairages essentiels sur la résilience des écosystèmes marins face aux scénarios climatiques présents et futurs grâce à des méthodologies novatrices.
