Th. 3e cycle--Géologie--Aix-Marseille 3, 1984. / Bibliogr. p. 155-167.

L'étude stratigraphique, sédimentologique et géochimique des "terres noires jurassiques de Provence" a été faite sur les affleurements dans les secteurs de Vauvenargues et de Rians, et en subsurface dans les sondages des Angles 1, Istres 101, Rognes 1, Grand Luberon 1, Pont de Mirabeau 1 et Jouques 1. Les zonations biostratigraphiques et les corrélations par diagraphies ont permis de tracer des lignes isochrones pour le Callovien et l'Oxfordien à travers le bassin et d'établir une échelle stratigraphique de comparaison entre affleurement et sondages. Ces divisions nouvelles font apparaître que la région étudiée comportait au Sud-Ouest (Istres 101) et au Nord (Grand Luberon 1) des zones fortement subsidentes, et à l'Est (Jouques 1. Mont Major) un secteur de faible subsidence correspondant au haut-fond du Moyen-Verdon. Les terres noires de Provence sont constituées de micrite argileuse renfermant de fins grains de quartz, de la matière organique et de la pyrite ; les bioclastes sont rares. La fraction argileuse est représentée par l'illite et les interstratifié; illite-smectite, minéraux constants et abondants, ainsi que de chlorite et de kaolinite dont la répartition est plus variable. Cette analyse des minéraux argileux révèle la rareté de la chlorite et de ta kaolinite à l'Est dans le secteur de Rians, et indique que la diagenèse d'enfouissement ayant affecté les terres noires de Provence reste très modérée. L'analyse géochimique permet de dissocier deux influences : - celle de l'héritage continental ; les éléments comme le potassium, le fer, le magnésium, le sodium et le lithium sont liés en majorité aux minéraux hérités. - celle du milieu de sédimentation marin avec des éléments comme le bore, le manganèse, le phosphore, le vanadium. La matière organique, peu abondante dans les terres noires de Provence, malgré la couleur du sédiment, est essentiellement d'origine continentale et fortement dégradée. Ou point de vue paléogéographique, le bassin des terres noires de Provence se situe au Jurassique (noyen et supérieur en bordure Sud-Est du Massif central français qui fait partie du bloc continental européen. Il est orienté sur un axe SW-NE suivant une ligne Istres-Grand Luberon ; sa bordure Sud-Est est soulignée par le haut-fond du Moyen-Verdon.

Les coccolithophoridés sont des algues marines photosynthétiques et planctoniques qui produisent des plaques micrométriques de carbonate de calcium (CaCO3) appelés coccolithes. Ces algues sont apparues il y 210 Ma et produisent actuellement la majeure partie du CaCO3 dans les océans modernes, jouant ainsi un rôle majeur dans le cycle du carbone. Cependant, l’émergence de la production de CaCO3 océanique par les coccolithophoridés au cours du Jurassique, ainsi que son impact sur le cycle du carbone, restent très mal compris. Cette étude s’est donc focalisée sur une période du Jurassique Moyen (Bajocien inférieur, -170 Ma) enregistrant la diversification de Watznaueria, un genre de coccolithophoridé qui a ensuite dominé la production de CaCO3 océanique pendant plus de 80 Ma. L’analyse des assemblages de coccolithes du Jurassique Moyen du Portugal et du sud de la France, réalisée à l’aide d’une méthode de reconnaissance automatique appliquée pour la première fois aux coccolithes du Jurassique, a permis de quantifier l’importance de cette période de diversification sur la production de CaCO3 pélagique. En outre, la durée de cet intervalle clé a été réévaluée grâce à l’analyse cyclostratigraphique des séries sédimentaires du Sud de la France. Les variations de production de CaCO3 pélagique ainsi reconstituées ont été comparées aux perturbations du cycle du carbone enregistrées par les rapports des isotopes du carbone, et indiquent un lien probable avec une augmentation marquée de la fertilité des océans. Par ailleurs, l’analyse paléontologique montre que cette diversification correspond à l’apparition successive de différentes espèces vraisemblablement opportunistes du genre Watznaueria. Enfin, les flux obtenus de CaCO3 pélagiques, largement inférieurs à ceux observés dans les océans actuels, semblent insuffisants pour avoir eu une influence significative sur le cycle global du carbone du Jurassique Moyen. / Coccolithophorids are photosynthetic and planktonic marine algae that produce micrometric calcium carbonate (CaCO3) platelets called coccoliths. These algae appeared about 210 Ma ago and produce today most of the CaCO3 in the modern oceans, hence playing a major role in the carbon cycle. Nevertheless, the onset of oceanic CaCO3 production by these organisms during the Jurassic and its impact on carbon cycling remain poorly understood. This study therefore focused on the Middle Jurassic interval (Early Bajocian, -170 Ma) which records the diversification of Watznaueria, an evolutionary important coccolith genus that subsequently dominated oceanic CaCO3 production for more than 80 Myr. The analysis of coccolith assemblages from the Middle Jurassic of southern France and Portugal, based on an automaticcoccolith recognition device used for the first time on Jurassic coccoliths, allowed quantifying the impact of this diversification on CaCO3 production. In addition, the duration of this key interval has been revaluated by the cyclostratigraphic analysis of sedimentary strata from southern France. The reconstructed changes in CaCO3 production were compared to carbon cycle perturbations recorded by carbon isotope ratios and indicate a probable link with a marked increase of ocean fertility. Besides, paleontological analyses show that this diversification episode correspond to the successive appearance of different, probably opportunistic Watznaueria species. The obtained fluxes of pelagic CaCO3 production, by far lower than those recorded in modern oceans, seems too low to have significantly impacted theMiddle Jurassic carbon cycle.

Cette étude s'attache à définir l'impact paléobiologique des variations du niveau marin à différents niveaux d'organisation et en particulier sur l'évolution d'un groupe fossile marin benthique du Jurassique: les Ornithellidés (Brachiopodes). Les différentes échelles de temps et de domaines ou s'exercent les changements du milieu marin amènent à considérer ceux-ci comme l'interaction de trois dynamiques: celle du milieu, celle des communautés benthiques, celle des populations de brachiopodes. Cette hiérarchie structure la démarche d'analyse en 3 étapes : analyse des séries sédimentaires par la stratigraphie séquentielle, analyse de la diversité des assemblages à brachiopodes, analyse de la variation dans les populations de brachiopodes. La stratigraphie séquentielle des séries carbonatées et argileuses du Bassin de Paris donne en premier lieu les grands événements de variation du niveau de la mer et permet en outre la corrélation fiable des milieux de dépôts depuis la plate-forme superficielle jusqu'aux domaines distaux relativement profonds. Le résultat principal de cette première étape et la mise en évidence de deux types de séquences de dépôts: l'un correspond à des séquences d'inondation sous une tranche d'eau relativement importante de la plateforme préalablement émergée, l'autre est le type de séquences de construction de plate-forme où la sédimentation carbonatée compense la montée du niveau marin en aboutissant à des milieux très proches de l'émersion. Ces changements dans le milieu marin ont une répercussion sur l'organisation des communautés benthiques qui subissent des renouvellements importants de leur composition taxonomique. Les faunes de domaine profond jouent le rôle de réserve et viennent envahir le domaine de plate-forme avec une association à chaque fois renouvelée. Ces renouvellements permettent de caractériser chaque séquence et surtout leur cortège transgressif par une association de brachiopodes. Ces associations ont une valeur de marqueur biostratigraphique qui a été confirmée à l'échelle du Bassin de Paris et a été testée par des corrélations de subsurface. La seconde étape traite de la structure des niveaux majeurs à brachiopodes. Trois structures (mono, oligo, polyspécifique) sont définies par une classification génétique descriptive, et par analyse factorielle. Chacune d'elles correspond à un degré différent de condensation ("time-averagingOO ) de durées respectivement de l'ordre de quelques années, quelques milliers d'années, quelques dizaines de milliers d'années. Ces degrés de condensation permettent l'établissement de processus de rétroaction taphonomique plus ou moins poussés qui favorisent la faune épibenthique de substrats durs. La rétroaction * taphonomique bénéficie visiblement aussi aux brachiopodes qui sont dominants dans les communautés. Une synthèse de ces éléments aboutit à un modèle de renouvellement et de structuration des communautés benthiques à brachiopodes, en relation avec les variations du niveau marin. La troisième partie porte sur l'impact de ces variations historiques et écologiques, dans les populations d'Ornithellidés (Digonella, Obovothyris, Ornithella). La modélisation de la coquille relativement simple de Digonella montre qu'il existe des contraintes d'expression morphologique, dépendant de l'interaction entre l'acquisition de la biconvexité de la coquille et la différenciation de son contour. Ces contraintes apportent un moyen de lecture des hétérochronies de développement à l'origine de la variabilité des populations, entre un pôle d'accélération et un pôle de ralentissement du développement. Ces hétérochronies donnent à chaque population une composition morphotypique différente qui est confrontée à la dynamique des communautés. D'une manière générale, la composante de ralentissement est d'autant plus marquée dans les populations de Digonella, que la rétroaction taphonomique est plus poussée. En assurant le maintien des supports disponibles sur le fond, ce processus permet en effet l'adoption d'un mode de vie constamment fixé. L'histoire du groupe des Ornithellidés apparaît ainsi comme une exploitation répétée de la conjonction de circonstances historiques et écologiques guidées par les périodes d'inondation du domaine de plate-forme. C'est finalement la cohérence naturelle de ces changements à l'échelle des populations, des communautés et de l'environnement marin qui peut contribuer à justifier la démarche entreprise ici.

Cette étude transdisciplinaire incluant sédimentologie, stratigraphie séquentielle, chimiostratigraphie, et géochimie organique et inorganique, examine la série carbonatée du Jurassique moyen-supérieur dans la chaîne du sud-ouest Gissar. Cette série représente l’affleurement le plus complet de la marge nord du Bassin d’Amu-Darya, une province gazière majeure d’Asie Centrale. La production de carbonates commence au début du Callovien, lors d’un ralentissement de la subsidence tectonique régionale associé à un réchauffement climatique. Un changement majeur dans la production carbonatée et la configuration de la plate-forme est enregistré à la fin du Callovien. Ce changement se caractérise par le passage (i) d’une rampe carbonatée avec un gradient proximal-distal bien contrasté du Callovien à (ii) un lagon à faciès péritidaux probablement protégé par des récifs de grande dimension à l’Oxfordien. La surface stratigraphique séparant ces deux séquences est interprétée comme une surface d'émersion régionale, enregistrant une chute du niveau marin entraînée par la tectonique et le climat. Durant la partie terminale de l’Oxfordien moyen, un ou plusieurs bassins intrashelfs sont localisés au sud-ouest de la plate-forme carbonatée. Des carbonates fins nodulaires ou laminés se déposent dans des eaux stratifiées, légèrement hypersalées et anoxiques à dysoxiques, où des tapis microbiens produisent de la matière organique et des carbonates. Ces faciès enregistrent l’initiation de la restriction du Bassin d’Amu Darya, qui se poursuit avec la progradation d’une sabkha et le dépôt de séries anhydritiques et salifères. La comparaison des séries sédimentaires met en évidence des évènements stratigraphiques communs entre le sud-ouest Gissar et les autres bassins des marges nord téthysienne et sud téthysienne : initiation de la plate-forme carbonatée, excursions isotopiques du carbone, âge et mode de formation des roches mères organiques (etc.), impliquant des contrôles climatiques et/ou tectoniques à grande échelle. L’étude pétrographique et géochimique de la diagenèse des carbonates révèle une paragenèse complexe. Certains faciès sont influencés par la fabrique sédimentaire lors de la diagenèse précoce. La succession des phases diagénétiques est reliée à la stratigraphie et à la subsidence des carbonates. Après leur dépôt, les sédiments de la série du Kugitang ont été enfouis à plus de 2 km de profondeur. Des phases liées à des fluides chauds et possiblement à la réduction thermochimique des sulfates se mettent en place durant la Mésogenèse. Finalement, les données stratigraphiques à haute résolution obtenues sur les affleurements du sud-ouest Gissar sont utilisées pour aider à la prédiction de la répartition des réservoirs d’hydrocarbures en subsurface du Bassin d’Amu-Darya. / This transdisciplinary study including sedimentology, sequence stratigraphy, chemostratigraphy, and organic and inorganic geochemistry examines the Middle-Upper Jurassic carbonates series located in the southwestern Gissar range. These carbonates, also known as the Kugitang series, represent the most complete outcrop of the northern margin of the Amu-Darya Basin, a gas-producing province of Central Asia. Carbonate production begins in the late Early Callovian during a regional slowing of the tectonic subsidence, coeval with a climate warming. A major change in the carbonate production and platform configuration is recorded at the end of the Callovian: (i) a carbonate ramp with a well-contrasted proximal-distal gradient develops during the Lower to Middle or Upper Callovian. It is overlain by (ii) a vast low energy lagoon dominated by peritidal facies, probably protected by large reefs, during the Lower and Middle Oxfordian. The stratigraphic surface separating the two depositional sequences is associated with a hiatus (Upper Callovian-Lower Oxfordian) and interpreted as a regional exposure surface recording a sea-level drop caused by tectonics and/or climate. During the Middle Oxfordian, one or several intrashelf basins develop southwestwards of the studied carbonate platform. Laminated and nodular carbonates rich in organic matter predominate in these basins. They are interpreted to have formed through the mineralization of microbial mats colonizing the stratified, slightly hypersaline, anoxic to dysoxic basin floor. Large scale reefs may have favored the isolation of these basins. These deposits record the initiation of the tectonic isolation of the Amu Darya Basin, which culminates with the progradation of a large-scale sabkha and the deposition of a thick anhydrite and salt series. The comparison of stratigraphic series highlights common events in several basins of the northern Tethyan margin, but also with the Arabian Plate: initiation of the carbonate platform, carbon isotope excursions, age and depositional conditions of organic-matter rich rocks, etc. The petrography and geochemistry of carbonates reveal a complex diagenetic history. Some facies are strongly controlled by the sedimentary fabric. The diagenetic succession is tentatively linked with the stratigraphy and the subsidence history. Following deposition, the Kugitang series was buried at more than 2 km. Some cements are interpreted to have formed through the circulation of hot fluids in the rocks during the mesogenesis and possibly due to thermochemical sulfate reduction, especially in the Callovian Sequence. Finally, the high-resolution stratigraphy established in this study is used to help improving the prediction of carbonate reservoirs in the subsurface Amu Darya Basin.

Les granitoïdes associés aux skarn à Cu-Pb-Zn et au W, dérivent, respectivement, de la fusion partiellede roches mafiques à amphiboles dans la croute inférieure et de roches métas-édimentaires riches enmuscovite dans la croute moyenne-supérieure. Ces sources fertiles mobilisées pour la formation de cesplutons a permis la formation de gisements à Cu-Pb-Zn, et W au cours du Jurassique moyen. L’originedans la croûte moyenne de la granodiorite de Tongshanling, associée aux minéralisations à Cu-Pb-Zn, aété montrée par l’étude des enclaves microgranulaires dioritiques qui sont des restites remaniées issuesde la fusion partielle des amphibolites de la croûte inférieure. Le Cu et le Zn associées à ces plutons sontprobablement issus de la croûte inférieure et ces métaux ont probablement étés remobilisés au cours dela fusion partielle. Le Pb issue de la croute supérieur a été collecté lors de l’ascension du magma qui adonné la granodiorite. Lors de leur mise en place ces granitoïdes ont exprimé leur potentielminéralisateur. L’étude structural montre que la géométrie des corps minéralisés et en lien avec ladéformation induite par la mise en place des plutons. Les différentes expressions de la minéralisationdans le district à Cu-Mo-Pb-Zn-Ag de Tongshanling sont génétiquement lié à l’hydrothermalisme et à sonévolution lors du développement du skarn. Le granite de Weijia a cristallisé à partir d’un magma saturéen eau et riche en Fluor. Les facteurs qui ont contrôlé la formation de ce skarn magnésien riche en W,suppose l’existence d’une source enrichie en W dans les sources métasédimentaires et d’un magmariche en Fluor très différentia par cristallisation fractionnée. / The Middle-Late Jurassic Cu-Pb-Zn-bearing and W-bearing granitoids in the Nanling Range were mainlyderived from non-simultaneous partial melting of the mafic amphibolitic rocks in the lower crust and themuscovite-rich metasedimentary rocks in the upper-middle crust, respectively. The fertile sources in theNanling Range are beneficial to the formation of Cu-Pb-Zn and W deposits during Middle-Late Jurassic.The lower-crust origin of the Cu-Pb-Zn-bearing granodiorites is further demonstrated by the dioriticmicrogranular enclaves in the Tongshanling granodiorite which are reworked restite enclaves derivedfrom partial melting of the mafic amphibolitic source. The Cu and Zn associated with these intrusionswere most probably released from the mafic amphibolitic lower crust by partial melting, whereas, Pb wasextracted from the upper crust by ascending granodioritic magmas. The emplacement of these orebearinggranitoid magmas may have a structural connection with the subsequent polymetallicmineralization in some way. For instance, the exoskarn and sulfide-quartz veins in the Tongshanling Cu-Pb-Zn deposit are evidently controlled by magma emplacement-induced wall-rock deformation. Thedifferent mineralization types and ore deposits in the Tongshanling Cu-Mo-Pb-Zn-Ag ore district aregenetically linked together in the same skarn system as the productions of evolution and zonation. TheWeijia granite was crystallized from a F-rich and water-saturated magma. The key factors controlling theoccurrence of unusual magnesian skarn W mineralization during Late Jurassic in the Nanling Rangemainly include a W enriched metasedimentary source, a fluorine-rich magma, a strong crystalfractionation, and a fluorine-rich hydrosaline melt