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Doc. Lab. Géol. Lyon, n° 143

 

B. ROUSSELLE (1997) - Partition stratigraphique des faciès
et des volumes de dépôt en domaine de plate-forme carbonatée :
exemple dans l'Aalénien du Sud-Est de la France.
225 p., 55 fig., 7 pl.

sumé

Le but de cette étude était de définir l'influence du contrôle stratigraphique (montées et chutes du niveau de base) sur un système de dépôt carbonaté, en analysant les effets de ce contrôle sur le développement et la préservation des faciès et des environnements de dépôt et des produits sédimentaires associès.

La paléogéographie de l'Aalénien du Sud-Est de la France est composée de deux principaux domaines : (1) une plate-forme carbonatée septentrionale où se mettent en place les "Calcaires à Zoophycos" (i.e. à Cancellophycus) puis les "Calcaires à Entroques" (Aalénien moyen et supérieur) ; (2) le bassin subalpin où s'accumule une épaisse série de marnes et de calcaires à grain fin (datés principalement de l'Aalénien inférieur). La séquence aalénienne s'insère dans un cycle majeur chute/montée du niveau de base, débutant dans le Toarcien supérieur et se terminant dans le Bajocien basal.

Quatre groupes d'affleurements de la plate-forme, localisés dans la région lyonnaise s.l., et un du bassin ont été analysés à partir de critères sédimentologiques et paléontologiques spécifiques. Pour chaque affleurements, les séquences génétiques qui sont les expressions physiques des variations du niveau de base sont identifiées et hiérarchisées. Sur la plate-forme, les affleurements ont été corrélés directement entre eux ou par l'intermédiaire de puits. Les géométries de dépôt ont été restituées par corrélation de proche en proche des groupements de séquences génétiques, contraints biostratigraphiquement sur les affleurements.

Les systèmes de dépôt changent avec les variations du niveau de base. L'enregistrement stratigraphique final est fortement asymétrique. Les demi-cycles de chute sont plus épais que leurs analogues de montée. Les structures de dépôt, leur variabilité latérale, la taille et la nature des produits sédimentaires ainsi que les environnements de dépôt varient avec les cycles du niveau de base. Cette dépendance change avec l'ordre des cycles.

Les maximums de montée du niveau de base (maximums d'inondation marine ou minimums de production carbonatée) sont étendus et synchrones sur toute la plate-forme, voire même dans le bassin, suggérant un contrôle par un facteur allocyclique géodynamique tel que l'eustatisme ou lié à l'existence des organismes producteurs de carbonates tel que la teneur en dioxyde de carbone dissous des eaux marines. Au contraire, les renversements de chute à montée du niveau de base sont clairement découplés, indiquant que des facteurs autocycliques régionaux comme le basculement de blocs tectoniques devaient prédominer durant les phases de remplissage et de forte production carbonatée.

Au cours de l'Aalénien, il existe une double partition stratigraphique des volumes de carbonates et des vitesses de sédimentation carbonatée associées, entre la plate-forme et le bassin d'une part et entre différents secteurs de la plate-forme d'autre part. Ce fait suggère que la production carbonatée totale pourrait être limitée dans l'espace et le temps et que les eaux marines contiendraient à un moment donné et en un lieu donné un potentiel maximal de précipitation et de sédimentation de carbonates, dépendant principalement du régime d'accommodation et des conditions de l'environnement écologique.

 

Abstract

The purpose of the study was to define the influence of the stratigraphic control (i.e. base-level rises and falls) upon a carbonate depositional system. Effects of base-level rises and falls are analysed upon development and preservation of depositional facies and environments, and upon associated sedimentary products.

The Aalenian palaeogeography of eastern France was composed of an extensive carbonate shelf, the Northern Carbonate Shelf, that passed southward to an epicontinental basin, the Subalpine Basin. The shelf sequences show a major hiatal surface overlain by a few tens of meters thick deposits, dominantly made up of crinoidal, bioclastic, and Zoophycos-bearing limestones. By contrast, the basinal accumulation display very thick deposits, composed of interbedded shales and fine-grained limestones. The Aalenian sequence is part of a major fall-to-rise base-level cycle that was initiated during the late Toarcian and terminated in the earliest Bajocian.

Five sets of exposed sections (Lyon area for the shelf and Digne area for the basin) where investigated from sedimentological and palaeontological criteria. The outcropping genetic sequences - stratigraphic record of base-level cycles - are identified, hierarchized, and grouped. On the shelf, outcrops are correlated to each other directly or by using matched wells located in between. Depositional geometries are restored by correlating groups of genetic sequences step by step. Correlations are consistent with the ammonite biostratigraphy of the exposed sections.

The study show the dependance of the evolution of the Aalenian carbonate depositional system to base-level fluctuations. First, the net stratigraphic record yields a clear asymmetrical pattern. Base-level fall hemi-cycles are much thicker than their base-level rise conterparts. Second, the depositional fabrics, their lateral variability, the depositional products, and the overall depositional environments vary with time as a function of base-level cycles, changing with the order of the cycles.

The major base-level maxima (i.e. maximum flooding surfaces) are widespread and coeval all over the platform. Conversely, fall-to-rise turnaround surfaces are clearly uncoupled through time over the study area. It is believed that the major base-level rise maxima were under the control of an allocyclic parameter such as eustacy or water contents operating on biolobical carbonate producers (example : water content in carbon dioxide). By contrast, a regional control such as tilting blocks must have taken over during major base-level falls that correspond to enhanced carbonate production and filling of submarine spaces.

There was a clear double volumetric and sedimentary rate stratigraphic partitioning of the carbonate products, between the basin and the shelf on to one hand, and between different areas of the platform itself on the other hand. This fact suggests that marine waters possibly contained in a given time and space a maximum to precipitate, the combined effect of the accommodation pattern and ecological conditions driving the location of the effective carbonate accumulation.

 

Sommaire

Introduction

I - Notions de base relatives à l'étude
1 - Notions de base de la stratigraphie séquentielle
2 - Notions de base de la stratigraphie génétique
3 - Notions de base à propos du "niveau de base"
4 - Quelques caractères fondamentaux des plates-formes de mer ouverte

II - Contexte historique et régional de l'étude
1 - Localisation géographique
2 - Contexte géologique

III - Les données de l'étude
1 - Considérations biostratigraphiques
2 - Le matériel d'étude : les affleurements et les puits

IV - Méthodologie
Étape 1 - Identification des structures sédimentaires des carbonates aaléniens. Description, caractérisation et discrimination
Étape 2 - Mise en évidence des cycles stratigraphiques
Étape 3 - Hiérarchisation des cycles stratigraphiques
Étape 4 - " Habillage " ID en biostratigraphie, en milieux et en environnements de dépôt
Étape 5 - Corrélation des séquences et des groupements de séquences génétiques
Étape 6 - " Habillage " 2D en faciès, en milieux et en environnements de dépôt
Étape 7 - Calcul et traitement des volumes de carbonates et des vitesses de sédimentation carbonatée associées

V - Résultats - Discussion
1 - Partition stratigraphique des structures et des produits sédimentaires, des milieux et des environnements de dépôt associés
2 - Variabilité dans l'évolution latérale et l'organisation verticale des faciès de dépôt. Géométrie de dépôt des environnements de dépôt
3 - Morphologie et contrôle des motifs stratigraphiques
4 - Partition volumétrique et vitesses d'accumulation des carbonates
5 - Distribution stratigraphique et renouvellement des faunes d'ammmonites

Conclusion

Références bibliographiques
Bibliographie sommaire
Liste des figures
Annexes
Planches