Structures d’émersion

Calcrète

Une croûte sub-horizontale d’épaisseur millimétrique formée d’alternances de lamines de micrite et de calcite fibreuse (Pl. 6F) est observée à Court (Co 3). Cette structure ressemble aux croûtes laminées décrites par WRIGHT (1994) qui se forment en

milieu semi-aride, à l’interface air-sédiment.

Brèches multicolores

Des niveaux de brèches multicolores (Pl. 2E, 9F) apparaissent à deux reprises sur la coupe de Reuchenette. Leur épaisseur est limitée à une quinzaine de centimètres. Ces brèches sont essentiellement composées de lithoclastes anguleux ou arrondis, de taille et de couleur (noir, beige, brun) variables. La matrice est une lithobiomicrite (W/P) partiellement dolomitisée. Les brèches multicolores sont interprétées comme des dépôts de tempête et indiquent la proximité de terres émergées (STRASSER & DAVAUD, 1983).

Pseudomorphoses d’évaporites

Le Kimméridgien du Jura central contient très peu de minéraux évaporitiques. Des pseudomorphoses de gypse (Pl. 6H) apparaissent à une seule reprise (Re 23.12) dans un faciès de milieu restreint indiquant un climat temporairement plus aride.

Bird’s eyes

Les bird’s eyes (Pl. 5C, 5D) sont très fréquents dans les sédiments étudiés. Ces cavités résultent du retrait et de la dilatation (dessiccation et croissance) des tapis microbiens, de la formation de bulles de gaz (activité microbienne) ou de l’échappement d’air suite à une inondation (SHINN, 1983). Elles sont caractéristiques

de l’intertidal supérieur et du supratidal (Fig. 2.3). Un type particulier de fenestrae apparaît par ailleurs fréquemment dans le Kimméridgien du Jura central. Il s’agit de cavités tubulaires subverticales (pseudo-bird’s eyes de SHINN, 1983) assimilées à des terriers, des

racines ou des figures d’échappement de gaz résultant de l’activité microbienne. Ce type de fenestrae associés

à d’autres structures d’émersion peut être considéré comme un critère supplémentaire dans l’interprétation des milieux de replat de marée.

Fentes de dessiccation

Les fentes de dessiccation sont fréquentes dans le Kimméridgien du Jura central (Pl. 5C). Elles résultent du retrait par dessiccation de la boue carbonatée et indiquent des environnements subaériens. Elles sont en général préservées dans le supratidal et l’intertidal supérieur (SHINN, 1983).

Circum-granular cracks

Les circum-granular cracks (Pl. 6G) apparaissent à plusieurs reprises dans l’intervalle étudié généralement associés à des fentes de dessiccation, des fenestrae et/ou des ciments vadoses indiquant un milieu subaérien.

2.4 D

La diagenèse précoce englobe l’ensemble des processus qui affectent les sédiments peu de temps après leur dépôt, renseigne sur le milieu de sédimentation et est fortement influencée par la minéralogie originelle des particules et par le climat. Les structures diagénétiques sont par conséquent des éléments d’interprétation très importants dans les reconstructions paléoenvironnementales et paléoclimatiques. La diagenèse tardive (ou d’enfouissement) n’est pas considérée ici.

Micritisation

La micritisation est très fréquente dans le Kimméridgien du Jura central. Les enveloppes micritiques qui entourent la plupart des grains bioclastiques résultent de deux processus étroitement liés (BATHURST, 1975). Le premier est synsédimentaire

et correspond à la perforation et à la colonisation de la bordure externe des grains par des algues, des champignons ou des éponges. Le deuxième processus est diagénétique et correspond au remplacement centripète par dissolution-précipitation de l’aragonite ou de la calcite qui remplit les tubes vides par la micrite. La micritisation est le processus diagénétique majeur des environnements marins peu profonds et protégés (TUCKER & BATHURST, 1990). Poussée à

l’extrême, elle aboutit à la disparition totale de la structure primaire des grains bioclastiques et à la formation de péloïdes.

Cimentation

Des ciments en stalactite et en ménisque apparaissent à plusieurs reprises dans les sédiments étudiés associés à des structures d’émersion (Pl. 6D, 6E). Ils sont alors caractéristiques de la zone vadose. Des ciments en ménisques ont également été observés dans des grainstones à ooïdes, associés à des enveloppes micritiques et à des filaments calcifiés (Pl. 5E, 5F). Les filaments calcifiés résultent de l’activité de microbes (cyanobactéries et champignons) profitant d’un ralentissement ou d’un arrêt de la sédimentation pour coloniser les espaces intergranulaires des dépôts peu profonds de haute énergie (HILLGÄRTNER et al.,

2001). Les filaments forment un réseau qui peut ressembler aux structures alvéolaires des paléosols

(ESTEBAN & KLAPPA, 1983). Les ciments isopaques, qui

sont caractéristiques des environnments phréatiques marins, n’ont pas été observés dans les sédiments étudiés. Les espaces intergranulaires sont remplis de micrite ou de ciment équigranulaire, qui est probablement apparu lors de l’enfouissement du sédiment.

Dolomitisation et dédolomitisation

Dans le Kimméridgien du Jura central, les calcaires dolomitiques sont fréquents. La dolomie apparaît dispersée dans la matrice, sous forme de lamine ou comme remplissage des terriers. Les cristaux sont des rhomboèdres limpides de 200 µm en moyenne qui peuvent couvrir la totalité de la surface des lames minces. La dolomie apparaît le plus souvent dans des faciès de replat de marée ou de lagons restreints. Elle est associée ou non à des structures de dessiccation, mais jamais à des évaporites. Il est par conséquent difficile d’envisager que la dolomie provienne d’une intense évaporation. Les modèles de “mixing-zone”

(GEBELEIN, 1977; BOURROUILH-LE JAN, 1980) et de

“seepage-reflux” (ADAMS & RHODES, 1960; SUN, 1994;

BOSENCE et al., 2000; QING et al., 2001) sont les

mieux appropriés pour expliquer la dolomitisation des sédiments étudiés. L’alternance de fines lamines de dolomie et de lamines plus épaisses de micrite est un faciès fréquent dans l’intervalle étudié. Selon LAPORTE

(1967) et SHINN (1983), cette structure est typique

de l’intertidal supérieur et du supratidal. Il arrive cependant que ces alternances ne soient associées à aucun autre indice d’émersion prolongée. Dans ce cas, il est possible que la dolomitisation se concentre au niveau des tapis microbiens où l’activité des microbes crée un milieu favorable à la précipitation

de la dolomie (BURNS et al., 2000; VAN LITH et al.,

2000). Les alternances dolomie-micrite seraient alors caractéristiques de l’intertidal inférieur (Fig. 2.3). Par diffraction X et coloration à l’alizarine rouge, MOUCHET

(1995) démontre que la dolomie est souvent remplacée par la calcite. La dédolomitisation serait tardive, favorisée par l’installation de nappes phréatiques d’eau douce pendant les périodes de bas niveau marin.

2.5 Z

Une zone de faciès est un domaine de sédimentation qui est défini par un ensemble de faciès similaires ou voisins et qui comprend un ou plusieurs environnements de dépôt (WILSON, 1975; FLÜGEL, 1982). À partir de

l’analyse des faciès et des microfaciès, 5 zones de faciès comprenant 14 milieux de sédimentation ont

~20 m ~10 m ~7 m ~3m beach DEPOSITIONAL ENVIRONMENTS INTERNAL PLATFORM l. tide level wave base h. tide level ~2 % open

lagoon external bar shelteredlagoon internal bar semi-restricetdlagoon restrictedlagoon tidal flat

increased depth

increased energy normal salinity

increased faunal diversity

peloids type 1 type 2 NON-BIOCLASTIC GRAINS ooids type 1 type 2 type 3 type 4 type 6 type 1 type 2 type 3 oncoids lithoclasts aggregate grains ostracods BIOCLASTIC GRAINS pelecypods gastropods brachiopods echinoderms corals miliolids serpulids charophytes dasycladaceans calcispheres rhaxes Cladocoropsis Bacinella Cayeuxia Marinella Thaumatoporella glauconite/chamosite quartz NON-CARBONATE GRAINS organic matter Terebella Troglotella/Lithocodium Alveosepta/Pseudocyclammina Kurnubia/Parurgonina black pebbles

Fig. 2.5: Schematic profile of the Kimmeridgian platform in the central Jura Mountains. Water depths are estimated.

The principal components in the depositional environments are indicated according to their appearance frequency: present and abundant

usually present sparsely present

été définies pour les coupes du Jura central (Fig. 2.4). Toutes appartiennent à la plate-forme interne. Elles sont classées de la plus proximale (estran de marée) au plus distales (pâté récifal, barres externes et lagons ouverts) et décrites en fonction de la profondeur, de l’énergie, de la salinité et de leurs caractéristiques lithologiques et paléontologiques les plus importantes. La différence entre des environnements de dépôts contigus à l’intérieur d’une zone de faciès est parfois subtile. Il est alors nécessaire pour l’interprétation de tenir compte des évolutions verticale et latérale des faciès. Les caractéristiques sédimentologiques propres aux replats de marée sont généralement regroupées pour définir un domaine proche de l’émersion voire émergé. Ces faciès concernent parfois de grandes épaisseurs de sédiment où il est difficile de discerner avec précision l’évolution des milieux de dépôt. L’estran a par conséquent été divisé en cinq environnements définis pour la plupart en fonction de la fréquence d’émersion (du subtidal supérieur au supratidal). Le passage de l’un à l’autre de ces environnements suit un modèle (Fig. 2.3) objectivement et uniformément

appliqué, inspiré d’un ensemble de travaux sur les estrans actuels et fossiles (LAPORTE, 1967; SHINN, 1983;

STRASSER & DAVAUD, 1983; PRATT & JAMES, 1992).

2.6 M

En s’inspirant des paysages actuels observés en Floride, aux Bahamas et aux Bermudes, les zones de faciès définies dans ce travail sont placées les unes par rapport aux autres sur un profil (Fig. 2.5) et dans un diagramme tridimensionnel (Fig. 2.6). Le marnage (PRATT & JAMES, 1992), la pente de la plate-forme

(MEYER, 2000), la profondeur des lagons (estimées

essentiellement en fonction du contenu fossilifère et par référence aux lagons actuels) et les principaux facteurs écologiques (profondeur, salinité et énergie) susceptibles de varier d’un environnement de dépôt à l’autre sont indiqués sur le profil. Les grains observés sont répartis entre les différents milieux de dépôt en fonction de leur fréquence d’apparition et de leur abondance (généralement présents et abondants, généralement présents, occasionnellement présents).

INTERNA L PLATFOR M FZ1 tidal channel FZ4 internal bar FZ4 external bar FZ3 open lagoon FZ1 pond FZ2 beach FZ5 patch reef decreasing energy FZ3 FZ1 marsh intert. flat restricted lagoon semi-rest. lagoon sheltered lagoon EXTERNA L PLATFOR M

Warm and humid seasonal (monsoonal) climate

Fig. 2.6: Three-dimensional diagram showing the spatial distribution of the facies zones and associated depositional environments.

La plate-forme du Jura est séparée de la mer ouverte par une barrière discontinue (ENAY et al., 1988). L’agitation

et la profondeur d’eau dans les lagons d’arrière-barre à proximité des passes tidales est suffisante pour permettre la formation de barres externes. Les lagons éloignés des passes et situés à l’arrière de la barrière bénéficient d’une eau calme à salinité normale et approvisionnée en oxygène qui favorise

le développement de patch-reefs et d’une faune bien diversifiée. Vers le continent, l’atténuation des courants due à la diminution de la tranche d’eau et/ou à la formation de barres internes favorise l’apparition de lagons plus ou moins restreints où la salinité varie en fonction des apports d’eau douce pendant la saison humide et de l’évaporation pendant la saison sèche.