Stratigraphie, sédimentologie et évolution géodynamique de la plate-forme carbonatée du Crétacé supérieur du nord du bassin d'Aquitaine

Stratigraphy, sedimentology and geodynamic evolution of the Late Cretaceous carbonate plattorm on the northern margin of the Aquitaine basin
Auteurs: 
J.P. Platel
Année: 
1996
Numéro revue: 
4
Numéro article: 
3

Résumé

Réalisées à l'occasion de la cartographie géologique récente du nord du bassin d'Aquitaine, l'acquisition moderne et la révision des données lithostratigraphiques et biostratigraphiques sur les formations du Crétacé supérieur ont abouti à une nouvelle synthèse des connaissances sur ces séries qui n'avaient pas fait l'objet d'une étude complète depuis le siècle dernier. Elle précise notamment les conceptions et les définitions actuelles des stratotypes du Coniacien, du Santonien et du Campanien, localisés dans les Charentes. Cette étude synthétique retrace l'évolution d'une plate-forme crétacée aux environnements contrastés, depuis ses bordures littorales situées au nord des Charentes et à l'est du Périgord Noir jusqu'au talus qui la séparait du domaine de bassin au sud-ouest dans le secteur d'Arcachon-Parentis. Sur cette plate-forme, la sédimentation s'organise au Crétacé supérieur en deux grands cycles trangression/régression (séquences de 2e ordre) : le premier au Cénomano-Turonien et le second depuis le Coniacien jusqu'au Maastrichtien. Les terrains qui les constituent, dont la puissance totale peut atteindre 700 m (Libournais), sont séparés par une discontinuité majeure, correspondant à une période d'émersion locale pendant la fin du Turonien, par suite d'une très forte chute eustatique à laquelle se surajoutent des événements tectoniques. Dans ce cadre a été abordée l'évolution géodynamique de la marge passive du nord du bassin d'Aquitaine pendant la phase d'accrétion océanique du golfe de Gascogne. Il a ainsi été distingué une quinzaine de séquences de 3e ordre, jalonnées de six principaux événements tectoniques. La reconstitution des paléoenvironnements par analyse sédimentologique a conduit à représenter sur treize cartes successives l'évolution latérale des séries de cette plate-forme mésogéenne, où les arrivées de matériaux silicoclastiques, provenant principalement du Massif central, ont souvent perturbé le développement des environnements "récifaux" à rudistes ; ce fut notamment le cas au Cénomanien inférieur et supérieur, au Turonien supérieur ainsi qu'au Santonien supérieur. Un nouveau cadre structural de la zone Crétacé-Tertiaire de la plate-forme nord-aquitaine est par ailleurs présenté, montrant sa complexité qui résulte à la fois des effets d'une tectonique distensive avec jeu de grandes failles normales et de blocs basculés depuis le Crétacé inférieur et probablement jusqu'au moins le Coniacien-Santonien, puis d'une tectonique compressive en relation avec l'orogenèse pyrénéenne mise en place peu à peu pendant la fin du Crétacé supérieur jusqu'au paroxysme éocène. Des effets de la phase alpine sont également vraisemblables. Ces dernières se traduisent par un style de tectonique de couverture qui résulte apparemment du jeu en décrochement horizontal de grandes failles affectant le bâti hercynien profond avec plissement de la couverture sédimentaire en de nombreux anticlinaux.

Abstract

Study of the Late Cretaceous formations in the northern Aquitaine region has made it possible to trace the evolution of a carbonate platform with contrasted environments ranging from the littoral borders in the northern and eastern areas (Périgord) up to the slope which separates it from the basin-type domain in the southwestern area (South Bordelais and Arcachonnais). From a review of the lithologic and biostratigraphic data ranging from the Cenomanian formations to the Maastrichtian formations it has been possible to present a new regional synthesis of these Cretaceous formations, which had not been studied in detail since last century. The Coniacian, Santonian and Campanian stratotypes, located in the Charentes area, have been revised on the basis of new conceptions and present-day definitions. The geodynamic evolution of the northern Aquitaine Basin's passive margin is considered during the phase of oceanic accretion of the Gulf of Gascogne. The total thickness of Late Cretaceous shelf formations ranges from 300 to 700 m (Libourne). Sequence stratigraphy has brought to light the effect of subsidence (most active during the Coniacian-Santonian) and the organization of the sedimentation into two 2nd order sequences or "transgression-regression" cycles: the first being Cenomanian-Turonian in age, the second ranging from Coniacian to Maastrichtian. They are separated by a major discontinuity with local emergence during the latest Turonian and unconformities across the whole platform. This discontinuity corresponds to the sequence boundary at - 89 Ma of the Gradstein et al. (1994), which began with the major sealevel fall during the end of the Turonian. Incised valleys discovered in Charentes area (close to Saintes) are filled with glauconitic sands, which were deposited in a shelf margin wedge. Fifteen 3rd-order sequences have been distinguished ranging from 0.5 to 4 Ma in age. The transgressive system tracts, including glauconitic sandstones, widespread oyster coquinas, as well as marls and marly chalk with ammonites, are generally shorter and thinner than the highstand system tracts; the Turonian one includes calcarenitic limestone in Charentes area, sandy limestone and sands in the Périgord Noir arca and chalky to micritic facies rich in rudist biostromes over the Périgord Blanc area. The Late Cretaceous transgression shows step-by-step onlap over Jurassic and EarIy Cretaceous rocks from the western oceanic area to the eastern landward part of the northern Aquitaine platform. It began during early Cenomanian times with the CA, CB, CC, CD and CE sequences. However the Périgord Noir was not onlapped before deposition of the late Cenomanian lignitiferous formation. The maximum flooding surface of this first 2nd-order sequence is located at the top of the early Turonian green marl (TA sequence). After the rapid early Coniacian transgression, the chalky to marly facies extended over nearly the whole shelf during the Santonian and early Campanian with the SA, SB, SC, SD and SE sequences. Within the Campanian, the middle part of which corresponds to the maximum flooding surface of the second 2nd-order sequence, ammonites, foraminifera and nannofossils are very abundant, leading to refined biozonations, proving that the Aubeterre series in the southern Charentes area is older than the Maastricht formation in the Limbourg region. Final regression took place as early as the late Campanian when Orbitoid-rich series were deposited, but the northern part of the platform was completely emerged in the latest Campanian-early Maastrichtian shortly after the development of Hippurites radiosus biostromes. Palaeoenvironmental reconstructions have enabled 13 successive palaeogeographic maps to be presented, of this Mesogean platform, where siliciclastic inputs at seven periods perturbed the development of rudist reef environments; this was particularly the case during the early and late Cenomanian, the late Turonian and late Santonian. However four major periods of rudist development succeeded each other within favourable palaeoenvironments (inner shelves or coastal biotopes, sealevel highstand prograding wedges, regressive conditions). They occurred during middle Cenomanian, middle to late Turonian, late Santonian, and latest Campanian to Maastrichtian. Moreover six major tectonic events have been distinguished within Late Cretaceous times and a new structural setting of the Cretaceous-Tertiary terrane is proposed; its complexity results on the one hand, from the extensional tectonism with large normal faults and tilted blocks located in the Bordeaux-Arcachon region, active from the Early Cretaceous up to the probable Coniacian-Santonian, then on the other hand, from the compressional tectonism related to the Pyrenean orogeny, leading step-by-step during the Latest Cretaceous to the Eocene paroxysm. This last tectonism gave rise to a superfïcial structuring with more than 40 anticlines and flexures, arching the whole platform, apparently resulting from the displacement of large strike-slip faults in the crystalline basement folding the sedimentary cover along their alignments. Involvement of Miocene Alpine phases effects is probable to explain the twisting of the anticlines along the NNE-SSW Dronne Fault alignment; a right-lateral displacement is then deduced for this strike-slip fault. Westwards, the large NW-SE Jonzac Anticline could be related to a left-lateral strike-slip fault.

Dernière mise à jour le 28.07.2015