Les schistes de Burgess (nommés d'après le mont Burgess, situé tout près de l'endroit où ils furent retrouvés), sont un dépôt de schiste noir exposé, trouvé dans les hauteurs des Rocheuses canadiennes dans le Parc national Yoho près de la ville de Field en Colombie-Britannique. Des fossiles y ont été trouvés par Charles Doolittle Walcott en 1909. Walcott y retourna les années suivantes pour récolter d'autres spécimens. La majorité de ces fossiles, âgés d'environ 505 millions d'années, sont endémiques de ce site, bien que quelques trilobites communs du Cambrien moyen y ont également été trouvés. Ces fossiles sont d'un intérêt substantiel, car ils comportent des appendices et des parties molles, très rarement préservés.
Histoire et importance Le , le paléontologue Charles Doolittle Walcott découvre pour la première fois des fossiles encastrés dans la paroi occidentale de la crête reliant les et , deux massifs faisant partie des Rocheuses canadiennes et situés dans le Yoho National Park, au Canada, en Amérique du Nord... Les schistes noirs de cette montagne furent autrefois un fond marin argileux. Des sédiments d’argile semblent s’être déposés dans des eaux profondes sous forme de coulée de boue et de limon ennoyant les animaux. La rareté de l’oxygène a ralenti leur décomposition et ils sont devenus des fossiles noirs aplatis.
thumb|centre|Charles Walcott, son fils Sidney et sa femme Helen au travail dans l'actuelle carrière Walcott (vers 1913).
Le schiste est très friable, les précipitations suffisent à l'éroder, ce qui délite les couches et fait apparaître les fossiles en surface.
Les corps des animaux de Burgess, ensevelis dans la boue, prirent des orientations variées. La boue s’infiltra dans les organes et grâce à des couches fines de sédiment, ils se séparèrent du corps dans différents micro-niveaux. C’est ainsi qu’une certaine structure tridimensionnelle fut conservée, même lors de fortes compressions des boues. Plus de spécimens d'au moins 93 espèces différentes furent étudiées.
L'importance des découvertes faites en cet endroit n'a pas été réalisée immédiatement. Seule une revérification des fossiles faite dans les années 1970 par Harry Whittington, Derek Briggs et Simon Conway Morris de l'Université de Cambridge a révélé que la faune ainsi présentée était de beaucoup plus riche et complexe que ce que les paléontologues antérieurs avaient imaginé. En effet, plusieurs des animaux présents ont des formes étranges et/ou des éléments anatomiques originaux, et ne ressemblent aux autres formes de vies connues qu’en apparence. Par exemple, on trouve l’Opabinia à cinq yeux et une trompe comme un aspirateur ; l’Aysheaia qui ressemble à un embranchement moderne, les onychophore ; le Nectocaris qui est soit un crustacé à nageoires soit un vertébré à carapace, ou encore l’Hallucigenia initialement décrit comme marchant sur des épines bilatéralement symétriques. Conway-Morris le décrit maintenant comme un autre onychophore à épines dorsales. D’autres fossiles mal interprétés séparément, furent assemblés lorsque l’on réalisa qu’ils sont restes d’un même gros prédateur, l’Anomalocaris. Des études plus récentes menées vers la fin des années 1990 par Briggs et Richard Fortey rangent plusieurs fossiles, aux formes étranges pour nous, parmi les arthropodes, mais d’autres animaux comme l’Amiskwia restent énigmatiques.
Cette large biodiversité, la grande disparité et l’exotisme de la faune de Burgess a favorisé les controverses parmi les paléontologues au sujet d’un phénomène de diversification qui allait être appelé l'« explosion cambrienne ».
Des études plus poussées ont montré que les schistes de Burgess s’étendent sur des dizaines de kilomètres, affleurant sous forme d’« îlots » isolés. Les différentes faunes sont préservées en de multiples dépôts qui semblent correspondre à différentes parcelles de fonds océaniques boueux qui, de temps à autre, glissent le long d'une falaise, emportant avec elles leurs faunes et ensevelissant au point de dépôt les animaux qui s’y trouvaient. Les eaux à faible teneur en oxygène des abysses ont conservé ces faunes, toutes du Cambrien moyen, mais peut-être chronologiquement séparées par des dizaines ou des centaines de milliers d'années, voire des millions, car le phénomène des coulées de boue a pu se répéter pendant de longues périodes. Six zones faunistiques distinctes ont été identifiées dans les schistes de Burgess. Les scientifiques sachant maintenant quoi chercher, des dépôts similaires ont été identifiés ailleurs, avec une faune similaire. Les plus importants de ces dépôts analogues sont des dépôts de flots turbides, encore plus anciens que ceux de Burgess, formés de manière similaire à ceux de Burgess dans la province de Yunnan en Chine. Les schistes de Maotianshan contiennent une faune en partie identique à celle de Burgess...
Étant donné sa localisation dans le Parc National de Yoho, le schiste est en partie un site du patrimoine mondial de l'UNESCO.. Des explorations subséquentes ont mis au jour des expositions de schistes sur un front de quelques douzaines de kilomètres et a identifié au moins six strates fossilifères dans la formation.
Marble Canyon Découverte Pendant plus de 20 ans, les efforts de recherche sur la faune cambrienne des équipes du Musée royal d’Ontario (acteur majeur dans la recherche et travail de terrain sur les schistes de Burgess) étaient concentrés au parc national Yoho, plus particulièrement à la carrière Walcott. En 2006, le nouveau conservateur en paléontologie des invertébrés du musée, Jean Bernard Caron, décide d’élargir le domaine spatial de recherche et de suivre les strates fossilifères de la région. En 2008, les équipes de recherches trouvent un gisement fossilifère de type Burgess au niveau du glacier Stanley dans le parc national de Kootenay.. Les découvertes sont intéressantes mais les fossiles ne sont pas très abondants et les taxa peu diversifiés.
thumb|Aspect de .
En 2012, au sud de la carrière Walcott, dans le parc national de Kootenay proche de (frontière Alberta/Colombie britannique), est découverte une nouvelle faune extraordinairement abondante.. À plus de d'altitude, les équipes découvrent quelques fossiles sur la pente. Ils sont détachés et en extrêmement bon état. Un fossile de Marella qui avait déjà pu être observé dans d’autres schistes de Burgess, ou encore Misszhouia, une espèce qui avait été observée uniquement en Chine. Ces premières découvertes suggéraient une grande diversité de fossiles dans cette région. L’expédition, qui ne devait être que de trois jours pour du repérage, se transforma en une quinzaine de jours de recherche et d’établissement de la carrière. Le lieu exact n’est pas dévoilé afin de protéger les fossiles. En , ils y trouvent 3 067 spécimens de fossiles et 55 différents taxa, dont 12 sont étudiés pour la première fois. Deux ans plus tard, une autre expédition est lancée. Celle-ci dure et demande plus de personnes et de moyens. Ils en sortent avec plus de dix mille spécimens supplémentaires et une vingtaine de nouvelles espèces. Pendant l’été 2016, les équipes retournent à Marble Canyon. Ils ramènent encore quelques milliers de spécimens afin de compléter les collections du musée et plusieurs nouveaux taxa toujours en cours d’étude. Durant ces trois expéditions, ils ont accumulé plus de quinze mille spécimens et plusieurs espèces encore jamais observées ou identifiées. Cet assemblage de fossiles de type Burgess est connu sous le nom de « couche à phyllopodes » ( en anglais) qui représente le niveau le plus riche en fossile des Schistes de Burgess. Ce niveau d’une épaisseur de deux mètres contient de nombreux fossiles d’animaux à corps mous. Ce schiste est argileux, c’est-à-dire que la roche sédimentaire initiale est formée à partir d’une boue très fine.
Cet assemblage, comme la plupart des sites fossilifères trouvés, est associé à la « Cathédrale d’escarpement ». Cette grande falaise anciennement sous-marine aurait permis de bonnes conditions pour la survie des communautés ainsi que leur fossilisation. Mais contrairement à la plupart des assemblages de fossiles précédemment étudiés, celui de Marble Canyon se trouve au dessus de cet escarpement, proche du sommet de la , ce qui est très rare pour les schistes de Burgess. Cette position stratigraphique étonnante et les trilobites retrouvés suggèrent que ce site est le plus récent de tous les schistes de Burgess étudiés jusqu'à présent. Il aurait environ 508 millions d’années..
D’après les études sur les fossiles trouvés entre 2012 et 2014, les deux tiers des taxa trouvés sont partagés avec la carrière Walcott. L'arthropode le plus représenté est le bradoriidé Liangshanella, le spécimen le plus abondant pour les deux sites. Mais contrairement à la carrière Walcott et au biote de Chengjiang, les éponges et les branchiopodes sont peu abondants et peu diversifiés. Aussi on remarque une grande disparité de composition, de diversité et d’abondance entre le glacier Stanley et ce nouveau site fossilifère qui sont pourtant très proches géographiquement (environ ). Cette différence dans les collectes de fossiles prouve le rôle très important du paléoenvironnement, même à petites échelles spatiales.
Étonnement, deux taxa d’arthropodes, Primacaris et Misszhouia (cité plus haut), qu’on pensait être endémiques à la faune cambrienne de Chengjiang (les plus vieux schistes de Burgess trouvés dans la région du Yunnan en Chine) ont été découverts dans les schistes de Marble Canyon. Ainsi l’absence de ces taxa dans les autres schistes étudiés n’était pas due à une extinction, ni un endémisme, mais plutôt contrôlée par des facteurs écologiques. À la suite de cette découverte, les scientifiques ont conclu à une sous-estimation de la répartition géographique et de la longévité de taxa de fossiles à corps mous à tous les niveaux taxonomiques.
De plus, une grande proportion (22 % de la diversité) des espèces trouvées est nouvelle et encore jamais étudiée. La densité et diversité des fossiles y sont, par rapport à son volume, beaucoup plus importantes que dans les schistes de Chengjiang ou ceux du glacier de Stanley. On estime qu’elles seraient équivalentes à celles de la carrière Walcott, qui était considérée comme le site le plus riche en fossiles. Mais chaque nouvelle expédition augmente considérablement le nombre de spécimens et on commence à croire que Marble Canyon serait le site le plus important aujourd’hui. L’abondance de fossiles y est si importante qu’il est même difficile de faire des récoltes sans devoir abîmer d'autres fossiles.
Et comme le dit Jean-Bernard Caron . Nombre de découvertes sont à venir et les questions d'origine de la vie vont peut être ainsi trouver des réponses précises.
Qualité de préservation Beaucoup de nouveaux sites fossilifères de type Burgess ont été découverts ces dernières années dans la région de la Colombie Britannique. Mais la particularité de ce site est la qualité de préservation du schiste. Cela permet d’étudier différents types de tissus, comme des tissus internes, qu’il est beaucoup plus difficile d’observer en général. Par exemple, on a pu identifier des intestins et autres organes. Ou encore des tissus nerveux, ce qui est une première dans le matériel de schistes de Burgess. Ces derniers nous permettent d’obtenir de nouvelles informations phylogénétiques et anatomiques essentielles.
vignette|Reconstitution de Metaspriggina, par Nobu Tamura.