ENGLISH This work deals with the timing in the processes of weathering, mobilisation, transport and deposition of the kaolinitic sediments, as deduced from several case studies located in Belgium.
We focus on the mechanisms of the saprolitisation on the sedimentary host-rocks of the Haute-Lesse (Ardenne) area. The neoformed kaolinite is the result of a polyphased saprolitisation, which was effective at least twice, namely during the Early Cretaceous, and the Early Miocene. The various dating methods we used, such as K-Ar, Ar-Ar, Pb-Pb geochronology, paleomagnetism and isotopic geochemistry give consistent though variable results. When dating saprolites, careful must therefore be paid to the detailed mineralogical and geochemical context of the dated samples, as well to their precise nature and position in the studied profile. Our results allow us to integrate the Haute-Lesse saprolite within the global context of paleoweatherings in Northwestern Europe. Four major saprolitisation periods are identified: Late Permian/Triassic, Early Cretaceous, Paleocene/Eocene interval and Early Miocene. The saprolitisation was probably episodic and restricted to relative short time periods or events. In our opinion, it was mostly controlled by eustatic sea level changes that was favoured in some periods by large-scale lithospheric deformations. In this context, the climate does not seem to have played a major role.
The kaolinitic wealden facies of the Mons Basin are precisely dated by the study of the pollen of angiospermian affinity, and of the dinoflagellate kysts. The wealden facies are diachronic: they date from the Middle Barremian to Earliest Aptian in the Western part of the basin and Late Albian sensu stricto in the Eastern part. Moreover, these facies, usually considered as continental sediments, do contain marine palynomorphs. We therefore recommend to use the term "wealden facies" to define a facies, regardless of any temporal or paleoenvironmental implications. The precise dating allows us to propose a sequential interpretation suggesting that the wealden facies were deposited and preserved during 3rd order Transgressive or Highstand Systems Tracts.
Although they are coeval to the wealden facies, and also located in the Mons Basin, the glauconitic sediments of the Haine Green Sandstone Group do not contain kaolinite. In this case the lack of kaolinite is related to mineralogical transformations that took place during an unsuspected diagenesis.
In the Parautochtone Brabançon, the karstic infillings are rich in kaolinite inherited partly from the mobilisation of the wealden facies of the Mons Basin. The kaolinite of the wealden facies of the Mons Basin is itself inherited from a saprolite developed on the surrounding Namurian shales. This demonstrates that kaolinite can be reworked several times in the same sedimentary basin.
The deposition of the kaolinite-bearing clays of La-Roche-en-Ardenne is Early Pleistocene and Middle Weichselian in age, as deduced from stratigraphic palynology. The kaolinite within these sediments is undoubtedly inherited from the above-mentioned saprolites formed in the neighbourhood Ardenne area, during the Early Cretaceous, and the Early Miocene. Hence, we confirm that kaolinite can be preserved on the continent for a very long period, before undergoing mobilisation, transport, and deposition in the neighbouring basins.
The mobilisation and the preservation of kaolinite result from four concurrent geological conditions: (1) vertical upward lithospheric deformation in the source area, (2) local or regional subsidence in the deposition area, (3) 3rd order Transgressive or Highstand Systems Tract, and (4) lack of significant later diagenesis in the sediment. The climate is not a major parameter in this matter: as a consequence, the presence of kaolinite in sediments must not be systematically associated with a contemporaneous hot climate on the land.
In conclusion, the dating of kaolinite-bearing sediments gives essential constraints for the comprehension of the weathering, erosion, transport, and deposition of kaolinite. This demanding approach requires a thorought characterisation of the studied samples and a sufficient knowledge of their geological framework. Pluridisciplinary research programs, and active collaborations between universities and research units are therefore strongly encouraged.
FRENCH Ce travail s'intéresse à l'âge et à la durée des processus d'altération, d'érosion, de transport et de dépôt des sédiments kaoliniques, à partir de l'étude de plusieurs exemples localisés en Belgique.
Les mécanismes de saprolitisation sur le substrat sédimentaire de la région de la Haute-Lesse (Ardenne) sont détaillés pour la première fois. La kaolinite néoformée résulte d'une saprolitisation polyphasée agissant au moins durant le Crétacé inférieur et le Miocène inférieur. Les diverses méthodes de datation, telles que la radiométrie K/Ar, Ar/Ar, Pb/Pb, le paléomagnétisme et la géochimie isotopique, appliquées à divers objets géologiques issus d'endroits différents dans la saprolite, fournissent des âges cohérents mais variables. En conséquence, lors de toute tentative de datation d'une saprolite, une attention particulière doit être portée au contexte minéralogique et géochimique ainsi qu'à la nature et à la position de l'objet étudié. Forts de ces datations, nous intégrons la saprolite de la Haute-Lesse dans le canevas des paléoaltérations de Belgique et du Nord-Ouest européen. Nous en déduisons que quatre périodes y sont propices à l'altération kaolinique : Permien supérieur/Trias, Crétacé inférieur, intervalle Paleocène/Eocène et Miocène inférieur. L'activité saprolitique semble épisodique, assez brève et principalement contrôlée par les variations eustatiques durant des périodes favorables d'un point de vue géodynamique. Le rôle du climat est secondaire.
Les sédiments kaoliniques à faciès wealdien du Bassin de Mons, datés par l'examen du pollen d'affinité angiospermienne et les kystes de dinoflagellés, sont diachrones : Barrémien moyen à Aptien basal à l'Ouest du bassin et Albien supérieur sensu stricto à l'Est. De plus, les faciès wealdiens, réputés continentaux, renferment des témoins d'incursions marines. Nous en concluons que l'utilisation du terme "faciès wealdien" ne doit sous-entendre aucune implication temporelle ou paléoenvironnementale. Datés pour la première fois de façon précise, les sédiments à faciès wealdien du Bassin de Mons sont situés dans leur cadre géologique. En particulier, une interprétation séquentielle suggère que les faciès wealdiens sont déposés et conservés lors de cortèges transgressifs ou de haut niveau marin de troisième ordre.
Bien qu'en partie contemporains des faciès wealdiens kaoliniques et également situés dans le Bassin de Mons, les sédiments du Groupe des Grès Verts de la Haine sont dépourvus de kaolinite. Cette absence s'explique par des transformations minéralogiques au cours d'une diagenèse jusqu'alors insoupçonnée.
Les remplissages kaoliniques des karsts qui criblent le Parautochtone Brabançon proviennent en partie de la mobilisation de sédiments à faciès wealdien du Bassin de Mons. La kaolinite des faciès wealdiens du Bassin de Mons est elle-même héritée d'une saprolite probablement développée dans le substrat namurien tout proche. La kaolinite d'un sédiment peut résulter de plusieurs cycles d'érosion, transport et dépôt dans un même bassin sédimentaire.
Le dépôt des argiles kaoliniques de La-Roche-en-Ardenne est daté du Pléistocène inférieur et du Weichsélien moyen par la palynologie stratigraphique. La kaolinite provient du bassin versant de rivières qui entaillent les saprolites ardennaises formées au Crétacé inférieur et au Miocène inférieur. Nous confirmons de la sorte que la kaolinite peut être stabilisée pendant de longues durées sur le continent avant d'être mobilisée, transportée et déposée dans les bassins avoisinants.
La mobilisation et la conservation de la kaolinite dépendent de l'action cumulée et contemporaine de plusieurs conditions géologiques : (1) une déformation lithosphérique à composante verticale dans les régions sources, (2) une subsidence locale ou régionale dans les aires de dépôt, (3) un cortège transgressif ou de haut niveau marin au troisième ordre et (4) l'absence de diagenèse ultérieure dans le sédiment kaolinique. Le rôle du climat est mineur : il est dangereux d'associer systématiquement la présence de kaolinite dans une sédiment à un climat contemporain chaud sur le continent.
En conclusion, la datation des sédiments kaoliniques fournit des contraintes essentielles dans la compréhension des processus d'altération, érosion, transport et dépôt de la kaolinite. L'utilisation des différentes méthodes de datation requiert une caractérisation fine préalable des objets concernés et une connaissance détaillée du cadre géologique : la pluridisciplinarité et les échanges interuniversitaires trouvent dans cette démarche toute leur justification.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:BICfB/oai:fpms.ac.be:ETDFPMS:FPMSetd-10252004-145039 |
| Date | 18 December 2003 |
| Creators | Yans, Johan |
| Contributors | Wyns, Robert, Ruffell, Alastair, Perruchot, Alain, Hanton, Jean, Godfriaux, Ivan, Dupuis, Christian, Dejonghe, Léon, Dejax, Jean, Chabaux, François, César, Philippe |
| Publisher | Faculte Polytechnique de Mons |
| Source Sets | Bibliothèque interuniversitaire de la Communauté française de Belgique |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | text |
| Format | application/pdf |
| Source | http://theses.fpms.ac.be/ETD-db/collection/available/FPMSetd-10252004-145039/ |
| Rights | unrestricted, J'accepte que le texte de la thèse (ci-après l'oeuvre), sous réserve des parties couvertes par la confidentialité, soit publié dans le recueil électronique des thèses FPMS. A cette fin, je donne licence à FPMS : - le droit de fixer et de reproduire l'oeuvre sur support électronique : logiciel ETD/db - le droit de communiquer l'oeuvre au public Cette licence, gratuite et non exclusive, est valable pour toute la durée de la propriété littéraire et artistique, y compris ses éventuelles prolongations, et pour le monde entier. Je conserve tous les autres droits pour la reproduction et la communication de la thèse, ainsi que le droit de l'utiliser dans de futurs travaux. Je certifie avoir obtenu, conformément à la législation sur le droit d'auteur et aux exigences du droit à l'image, toutes les autorisations nécessaires à la reproduction dans ma thèse d'images, de textes, et/ou de toute oeuvre protégés par le droit d'auteur, et avoir obtenu les autorisations nécessaires à leur communication à des tiers. Au cas où un tiers est titulaire d'un droit de propriété intellectuelle sur tout ou partie de ma thèse, je certifie avoir obtenu son autorisation écrite pour l'exercice des droits mentionnés ci-dessus. |
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