Environmental changes during marl-limestone formation: evidence from the Gargasian (Middle Aptian) of La Marcouline Quarry (Cassis, SE France)

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URI: http://hdl.handle.net/2042/6828  |   DOI : https://doi.org/10.4267/2042/6828
Title: Environmental changes during marl-limestone formation: evidence from the Gargasian (Middle Aptian) of La Marcouline Quarry (Cassis, SE France)
Author: Beltran, Catherine; de Rafélis, Marc; Renard, Maurice; Moullade, Michel; Tronchetti, Guy
Abstract: Limestone-marl alternations are usually interpreted to reflect cyclic paleoenvironmental fluctuations linked to MILANKOVITCH-scale climate variations. However, the impact of diagenesis on lithological differentiation can be overprinted on the primary signal. In order to evaluate environmental variations during the deposition of the Gargasian hemipelagic limestone-marl alternations from the "La Marcouline" quarry (SE France), we have applied a multi-discipline approach (carbonate geochemistry, micropaleontology and mineralogy). The work uses of a method of granulometric separation of the main carbonate particles which (1) allows the characterization and quantification of the compositions of the carbonate phases of both lithologies and (2) gives access to the geochemical signatures of similar carbonate (bio-) particles in each lithology. The quantifications show that micarb constitutes a significant portion (around 40 per cent) of the sediments. Their geochemical signatures indicate that most of them were formed by fine fragmentation of nannoconid tests. Based on these interpretations, our results indicate that nannoconids are the major constituents of both the marly limestone and the marl layers and that both lithologies are similar in composition. The coccolith assemblages (mainly Watznaueria spp.) of the limestone and marl layers are similar and equally well–preserved. Changes in oxygen and carbon isotopic ratios express cyclic fertility and salinity/temperature variations in surface waters. The marls indicate higher fertility and lower salinity (or higher temperature) conditions than those denoted by the marly limestones. Although diagenesis has not altered these rhythmites no strong evidence has been found for linking classical processes such as dilution or productivity cycles to the composition of the sediments (carbonate constituents and clay mineralogy). This study demonstrates that La Marcouline succession has retained, as recorded by geochemical proxy, its primary environmental variations. Nevertheless, the homogeneity in both lithotypes of sedimentological parameters (clay mineralogy, sediment composition, …) seems to indicate that these fluctuations did not affect the ecosystem strongly enough to cause marked differences in the composition of marls and marly-limestones.
Description: Il est classiquement admis que les systèmes alternants marne-calcaire reflètent des variations climatiques orbito-dépendantes. Toutefois, des processus diagénétiques conduisant à la différentiation lithologique peuvent avoir masqué ce signal primaire. Afin de caractériser les variations des paramètres environnementaux associés à la formation des alternances marno-calcaires gargasiennes de La Marcouline (SE France), nous avons mené une étude pluridisciplinaire (géochimique, micropaléontologique et minéralogique) basée sur l'utilisation d'une méthode de séparation granulométrique des particules sédimentaires. Cette approche nous a permis, d'une part de caractériser et quantifier les compositions des phases carbonatées des deux types de lithologies et d'autre part de disposer des signatures géochimiques de (bio-) particules carbonatées identiques dans les marnes et les calcaires marneux. Les quantifications ont mis en évidence la présence, en proportions importantes (environ 40% des échantillons) de micarb. À partir des données géochimiques obtenues sur fractions séparées, nous avons proposé pour ces particules une origine liée à la fragmentation fine de tests de nannoconidés. Il en résulte donc que les nannoconidés sont les constituants majeurs aussi bien des marnes que des calcaires marneux et qu'ils sont présents en proportions équivalentes dans les deux lithologies. Les assemblages de coccolithes (principalement Watznaueria spp.) ne présentent pas de variations de composition, ni de préservation d'une lithologie à l'autre. L'évolution de leurs signatures isotopiques signe des fluctuations marquées des conditions de fertilité et de température et/ou salinité dans la zone photique au cours de la sédimentation de ces alternances. Les épisodes marneux correspondent à des périodes plus chaudes et/ou moins salées au cours desquelles les apports de matériel terrigène sont importants induisant une augmentation de la fertilité des eaux de surface par rapport aux périodes de formation des niveaux plus carbonatés. Malgré le fait que la diagenèse ne semble pas avoir joué un rôle significatif dans la mise en place de ces alternances marno-calcaires, nous n'avons pas pu mettre en évidence de relation nette entre des processus classiques du type cycles de dilution ou de production et les compositions des sédiments (particules carbonatées et cortèges argileux). Cette étude montre donc que la série de La Marcouline a conservé un signal primaire lié à des variations environnementales clairement enregistrées par les marqueurs géochimiques (salinité, température et fertilité). Néanmoins, il semble que ces variations n'aient pas suffisamment perturbé l'environnement pour que cela se traduise dans les paramètres sédimentologiques (matériel terrigène, assemblages biologiques, etc.).
Subject: Limestone-marl alternation, stable isotopes, Aptian, Gargasian, calcareous nannofossils, granulometric separation; Alternances marno-calcaires, isotopes stables, Aptien, Gargasien, nannofossiles calcaires, séparation granulométrique
Publisher: Association "Carnets de Géologie"
Date: 2007

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