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Doc. Lab. Géol. Lyon, n° 109

 

N.-P. TRIBOVILLARD (1989) - Contrôles de la sédimentation
marneuse en milieu pélagique semi-anoxique. Exemples dans le
Mésozoïque du Sud-Est de la France et de l'Atlantique.
119 p., 35 fig., 3 tabl.


R
ésumé

Les Terres Noires (Callovien-Oxfordien) et les Marnes Bleues (Aptien-Albien) dans le bassin dauphinois (France) sont deux formations de marnes sombres présentant un rubanement de bandes de couleurs alternativement gris sombre et gris plus clair. Les bandes ont une épaisseur de 30 cm à 2 ou 3 m. Les cycles, constitués par la superposition d'une bande sombre et d'une bande claire, ont une répartition dans l'espace parfois importante à l'échelle du bassin des Terres Noires ; la période de ces cycles élémentaires est estimée à 100 000 ans. Dans les Terres Noires, des cycles de second ordre, de 400 000 ans de période, peuvent être décelés.

Plusieurs faisceaux d'indices, d'ordre granulométrique, minéralogique, chimique et biologique, suggèrent que les cycles sont d'ordre climatique : périodiquement des climats dominés par un régime rappelant celui des moussons actuelles se seraient installés, dans une ambiance chaude et humide. Pendant ces épisodes à la répartition des précipitations brutale, une stratification des eaux en deux corps superposés à la salinité différente aurait affecté le bassin dauphinois, conduisant à une hypoxie dans le milieu profond et non à une anoxie stricte.

Si ce schéma génétique n'a pas pu être vérifié à l'aide des sédiments du Lias marneux (+ l'Aalénien) de la région de Digne, il semble pouvoir convenir pour interpréter la genèse de dépôts calloviens-oxfordiens de l'Atlantique central et sud.

Pendant la sédimentation des Terres Noires, des phénomènes diapiriques semblent s'être produits. On en retrouve ici la trace dans le contenu chimique des sédiments (teneurs en matière organique fossile et en bore). Dans certaines parties du bassin, les eaux de fond auraient pu s'enrichir en sels dissous au contact de masses salifères triasiques venues à l'affleurement le long d'accidents tectoniques. En revanche, aucun diapir ne paraît avoir atteint le fond du bassin lors du dépôt des Marnes Bleues.

La sédimentation des Terres Noires a faiblement enregistré les variations eustatiques. Celles-ci sont peut-être décelables par l'agencement des corps sédimentaires, voire par certains renouvellements fauniques. L'enregistrement des variations eustatiques a vraisemblablement été géné par des phénomènes de subsidence tectonique.

Les bandes sombres des alternances clair-sombre et les bancs carbonatés des alternances calcaire-marne présentent des analogies qui donnent à penser que les deux faciès se sont déposés pendant des périodes de forte production biologique, due à des apports d'éléments nutritifs plus volumineux qu'aux autres moments.

Les dépôts des Terres Noires et des Marnes Bleues sont contemporains de l'apparition de faciès peu carbonatés largement répartis à la surface du globe. Cette coïncidence traduit vraisemblablement une évolution globale des conditions de dépôt dans le domaine pélagique, à des moments précis de l'histoire mésozoïque. Ces variations affectant le milieu marin sont peut-être le reflet de modifications apportées à l'ensemble de la biosphère, lors d'épisodes d'augmentations de l'activité interne du globe.

 

Abstract

The Callovian-Oxfordian Terres Noires Formation and the Aptian-Albian Marnes Bleues Formation (Dauphinois Basin, SE France) are made of dark marls, displaying a colour banding. The layers, alternately dark grey and lighter grey, are ca. 30 cm to 2 or 3 m thick. The cycles (1 dark layer + 1 light one) can be correlated over a large area in the Dauphinois Basin. The period of these first-order cycles is estimated to 100 000 a. In the Terres Noires Formation, second-order cycles can be brought to evidence, their period is 400 000 a.

Several sets of clues (grain-size distribution, mineral and microfaunal contents, organic and inorganic geochemistry) suggest that the cycles are climatically induced : periodically, monsoon-type climates settled over SE-France in a general warm and damp environment. As a consequence of this peculiar rainfall pattern, a rhythmic water stratification affected the Dauphinois Basin, enhancing reducing conditions in deep waters without reaching anoxia.

The model proposed here cannot have been checked upon marly Upper Liassic sediments from the Digne area (Hautes Alpes French department). They have undergone too severe a diagenesis or their sedimentation rate was too high for recording any climate-induced cyclicity. However the model fits to the sediments of the Falkland Plateau and the Blake-Bahama Basin. Due to diverging climatic conditions upon emerged lands, a water stratification developed in the Falklands Basin, leading to dysaorobic conditions allowing marine organic matter preservation. Meanwhile in the Blake-Bahama Basin, bottom waters were oxygenated enough, so that only terrestrial organic matter could survive in the sediment.

During Upper Oxfordian, halokinetic phenomena seem ta have occurred. They can be brought to light thanks to the study of organic matter and boron content. In diverse areas in the basin brines established in the bottom waters, due to the occurrence of salt domes cropping out along faults. On the other hand, during Marnes Bleues deposition, no halokinetic seemingly reached the bottom of the basin.

Eustatic variations are hardly recognizable in the Upper Member of the Terres Noires Formation. These variations could have bcen erased (at last partly) by increases in the subsidence rate.

The dark layers of dark-light cycles and the calcareous layers of limestone-marl alternations show analogies, suggesting that both facies were deposited during episodes of increased production, due ta greater nutrient-rich outflow from emerged land masses.

From a global point of view, during Terres Noires and Marnes Bleues formation sedimentation, non-carbonated facies appeared all over the globe (black shales, radiolarites, ammonitico rosso,...). The synchronicity of these facies could have resulted from a unique cause : temporary increased spreading rate and related volcanic effusions.

 

Sommaire

Introduction

Première partie - Description
Ch. I - Terres Noires et Marnes Bleues
Ch. II - Le rubanement
Ch. III - Le rubanement et la composition granulométrique et minéralogique des sédiments
Ch. IV - Rubanement et contenu biologique
Ch. V - Rubanement et géochimie minérale
- Étude de la fraction argilo-silteuse
- Étude de la fraction carbonatée
- Variations des indices Mn*, C=log(Fe/Ti) et C/S
Ch. VI - Isotopes stables de l'oxygène et du carbone
Ch. VII - Rubanement et géochimie organique
- La matière organique
- Comparaison entre bandes claires et bandes sombres
- Mise en évidence de cycles de second ordre

Deuxième partie - Interprétations
Ch. I - L'origine du rubanement - Hypothèse climatique
Ch. II - Relation entre diapirisme synsédimentaire et sédimentation : mise en évidence par l'étude de la matière organique
- Les Terres Noires du bassin dauphinois et la tectonique salifère
- Matière organique et sulfures des formations rubanées ; répartition et interprétation
- Influence des venues salines sur la sédimentation rythmée
- Application au bassin dauphinois
Ch. III - Sédimentation pélagique et eustatisme
- L'eustatisme et le rubanement
- L'eustatisme et le membre supérieur des Terres Noires
Ch. IV - Bandes sombres des formations rubanées et bancs calcaires dans les séries marno-calcaires : une équivalence possible
- La production biologique de surface
- Le taux de sédimentation
- Les bandes sombres, l'équivalent des bancs calcaires ?

Troisième partie - Conclusions
- Oscillations de grande ampleur entre les faciès carbonatés et les faciès argileux
- Origine de cette oscillation

Références bibliographiques
Liste des figures et des tableaux
Annexes