History of a Middle Berriasian transgression (Switzerland, France, and southern England)

Le but de cette étude est de corréler et d’interpréter les dépôts transgressifs de trois différentes zones de dépôt avec haute résolution: les carbonates marginaux de la plate-forme du Jura (Suisse et France) et de la région du Dorset (Angleterre). En plus, une coupe hémipélagique du bassin Vocontien (France) a été intégrée dans le schéma de corrélation haute résolution. La transgression du Berriasien moyen a été choisie parce que, en combinaison avec la subsidence, les intervalles transgressifs créent de l’espace d’accommodation, qui peut être rempli par des sédiments. La meilleure chance pour préserver les sédiments et obtenir une succession sédimentaire relativement complète est durant l’augmentation de l’espace d’accommodation. La transgression du Berriasien moyen est positionnée entre les limites de séquence de 3ème ordre Be4 et Be5 selon la charte chronostratigraphique et séquentielle de Hardenbol et al. (1998). Les coupes étudiées sont déjà bien décrites et datées dans la littérature. Dans cette étude, les coupes ont été échantillonnées à une échelle décimétrique afin de documenter l’évolution des faciès en détail. Les zones de faciès observées ont été intégrées dans deux différents modèles de faciès représentant les paléoenvironnements de la plate-forme du Jura et de la région du Dorset. Les changements de faciès et d’accommodation détectés dans chaque coupe sont reliés aux fluctuations du niveau marin relatif et interprétés avec les outils de la stratigraphie séquentielle (séquences élémentaires, à court terme et à moyen terme). La plupart des coupes de la plate-forme du Jura suisse et français ont déjà été interprétées par la stratigraphie séquentielle haute-résolution au niveau des séquences à court terme (Waehry 1989, Pasquier 1995, Hillgärtner 1999). La partie inférieure des coupes (Formation de Goldberg et base de la Formation de Pierre Châtel) a été datée par ammonites (Clavel et al. 1986) et avec l’aide des assemblages de charophytes et d’ostracodes (Mojon 2002), tandis que la partie supérieure a été datée par les foraminifères benthiques (Formation de Pierre Châtel supérieure et Formation de Vions; p. ex., Clavel et al. 1986). Un remarquable changement environnemental de dépôts intertidaux et supratidaux (Formation de Goldberg) à des dépôts marins peu profonds (Formation de Pierre Châtel) sur la plate-forme du Jura représente la transgression du Berriasien moyen. Les coupes dans la région du Dorset ont été décrites banc par banc dans la littérature (Ensom 1985, Clements 1993). La partie supérieure de la Formation de Lulworth et la partie inférieure de la Formation de Durlston sur les coupes de Durlston Bay et de Worbarrow Tout ont été re-levées à une échelle décimétrique et interprétées par la stratigraphie séquentielle haute-résolution au niveau des séquences à court terme et élémentaires. La succession sédimentaire implique une transgression d’environnements saûmatres-lagunaires à des environnements marins plus ouverts. Les conditions marines sont indiquées par des bancs d’huîtres caractérisant le Cinder Member, qui correspond à la transgression du Berriasien moyen. La coupe de Durlston Bay a été datée par magnétostratigraphie (Ogg et al. 1991, 1994) et par les assemblages de charophytes et d’ostracodes (Mojon 2002). Une interprétation séquentielle à haute-résolution des coupes du Dorset au niveau des séquences élémentaires et à court terme est présentée dans cette étude pour la première fois. La coupe de Montclus du Bassin Vocontien est bien datée par les ammonites et les calpionelles et a été interprétée en termes de stratigraphie séquentielle et cyclostratigraphie (Pasquier 1995, Hillgärtner 1999). Dans le bassin, la transgression est marquée par un changement de bancs calcaires irreguliers et relativement épais à des alternances marne-calcaire. Une étude de stratigraphie séquentielle haute résolution de la coupe de Montclus et des coupes de la plate-fome du Jura a été publiée par Strasser et al. (2004). La magnétostratigraphie établie pour la coupe-type de l’étage du Berriasien à Berrias (France) par Galbrun (1985) et Galbrun et al. (1986) peut être corrélée vers la coupe de Montclus grâce à l’interprétation séquentielle de la coupe de Berrias faite par Strohmenger & Strasser (1993). Une corrélation haute-résolution des différentes coupes entre les limites de séquence de 3ème ordre a été accomplie. Ce cadre de corrélation s’accorde bien avec les schémas biostratigraphiques et magnétostratigraphiques publiés dans la littérature. L’hypothèse que la base de la Formation de Pierre Châtel sur la plateforme du Jura corresponde à la base de la Formation de Durlston dans le Dorset (Cinder Member), discutée pendant des années dans la littérature, peut être confirmée dans cette étude. Selon Hardenbol et al. (1998), la durée entre les limites de séquence de 3ème ordre Be4 et Be5 est d’environ 1.7 millions d’années. Dix-huit à vingt séquences à court terme ont été identifiées dans cette intervalle. Basé sur cette durée et l’empilement hiérarchique des bancs, il est admis que le dépôt des séquences à court terme a été contrôlé par les fluctuations du niveau marin relatif en liaison avec les cycles orbitaux d’excentricité de 100 ka. Pour une résolution de temps encore meilleure, onze coupes de la plate-forme du Jura et deux coupes du Dorset ont été sélectionnées pour examiner l’enregistrement sédimentaire de quatre séquences à court terme autour de la transgression à long terme. Plusieurs séquences à court terme bien préservées sont composées de 5 séquences élémentaires. Par conséquent, il est admis que les séquences élémentaires représentent des cycles orbitaux de précession de 20 ka. L’interprétation des changements environnementaux subtiles à l’intérieur des séquences à court terme est complexe. Certaines séquences élémentaires peuvent être corrélées entre les coupes et sont considérées comme étant contrôlées par des changements du niveau marin relatif (facteurs extrinsèques). D’autres, cependant, ne peuvent pas (ou seulement partiellement) être interprétées en termes de stratigraphie séquentielle puisque que les processus intrinsèques (autocycliques) dominaient durant le dépôt. Cependant, des intervalles autocycliques peuvent au moins être délimités à la base et au sommet par les corrélations par stratigraphie séquentielle. Malgré certaines incertitudes dans la corrélation des séquences élémentaires, de telles interprétations séquentielles haute résolution donnent l’opportunité de reconstruire les changements environnementaux haute fréquence dans différents domaines de dépôt avec une résolution temporelle de quelques dizaines de milliers d’années. La corrélation séquentielle et cyclostratigraphique haute résolution permet d’examiner en détail l’inondation de la plate-forme du Jura et de la région du Dorset. Il peut être montré que la transgression est fortement diachrone sur la plateforme du Jura principalement à cause de la morphologie de la plate-forme et de la subsidence différentielle. De rapides changements de faciès surviennent dans les environnements marins marginaux principalement dû à des effets de seuil (p. ex., inondation des hauts topographiques). Il est bien connu qu’un changement climatique d’un climat aride méditerranéen vers des conditions plus humides prirent place durant le Berriasien dans l’Europe centrale et du nord-ouest (p. ex., Deconinck 1987, Hallam et al. 1991, Allen 1998, Abbink et al. 2001). L’interprétation séquentielle et cyclostratigraphique haute résolution de cette étude permet d’analyser le changement climatique plus en détail. Il est suggéré que les changements océanographiques principalement reliés à l’influence des eaux de surface boréales froides et téthysiennes chaudes furent responsables du changement climatique dans ces parties de l’Europe. Un rôle-clé dans l’échange de ces masses d’eau joua dans l’évolution du détroit entre le Groenland et la Norvège durant le Berriasien. Des facteurs additionnelles comme l’ouverture persistante du proto-Atlantique Nord et l’ouverture et la fermeture des détroits entre les bassins épicontinentaux de l’Europe contribuèrent au changement climatique dans les zones étudiées. Les changements climatiques dans la bande de fréquence de Milankovitch peuvent avoir été contrôlés par des variations dans l’extension des cellules de circulation atmosphérique et dans leurs positions paléogéographiques.