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Acad. Sci. Paris, 307, série II, 1988, p. 39-44. R. W. HUTCHINSON, Volcanogenic sulfide deposits and their metallogenic significance, Econ. Geol., 68, 1973, p. 1223-1246. K. KELTS, Petrology of hydrothermally metamorphosed sediments at deep sea drilling site 477, southern Gulf of California rift, Initial Reports Deep Sea Drilling Projects, 64, 1982, p. 1123-1136. R. L. MACLEOD et R. L. STANTON, Phyllosilicates and associated minerals in some paleozoic stratiform sulfide deposits of southeastern Australia, Econ. Geol., 79, 1984, p. 1-22. Centre National de la Recherche Scientifique, Centre Géologique et Géophysique, Université Montpellier-Il, 43095 Montpellier, France. Géologie marine/ Marine Geology Atolls et guyots du Pacifique Nord-Ouest : résultats préliminaires du Leg ODP 143 François BAUDIN, Hubert ARNAUD, William W. SAGER, Edward L. WINTERER, John FIRTH, Peter E. BAKER, Timothy BRALOWER, Paterno CASTILLO, Patricia COOPER, Peter G. FLOOD, Xenia GOLOVCHENKO, Yassufumi IRYU, Michael IVANOV, Hugh C. JENKINS, Jeroen A. M. KENTER, Ivar O. MURDMAA, Jörg MUTTERLOSE, Yoshifumi NOGI, Charles K. PAULL, Evelyn POLGREEN, Ursula RÖHL, William V. SLITER, André STRASSER, Nicola H. M. SWINBURNE, John A. TARDUNO et Robert van WAASBERGEN Résumé Au cours du Leg 143, 12 forages répartis sur 6 sites, ont permis d'étudier (1) le développement, l'évolution et l'ennoiement pendant le Crétacé de deux guyots du Pacifique Nord-Ouest, (2) la sédimentation du Crétacé supérieur et du Tertiaire dans un bassin au pied de l'atoll de Bikini dans les Iles Marshall et (3) la capacité du N/O Joides-Resolution à forer en eau peu profonde. Environ 3 800 m de sédiment et de basalte ont été carottés par des profondeurs d'eau allant de 38 à plus de 4800 m. Une histoire des guyots du Crétacé inférieur des Mid-Pacific Mountains est désormais esquissée. Northwestern Pacific atolls and guyots: ODP Leg 143 preliminary results Abstract During Leg 143, 12 holes located on 6 sites allowed study of (1) the development, growth and drowning of two Cretaceous atolls in the NW-Pacific, (2) the Upper Cretaceous and Tertiary archipelagic apron adjacent to Bikini Atoll in Marshall Islands and (3) the shallow-water drilling capability of Joides-Resolution. About 3,800 m of sediment and basalt were cored with water-depths
le Crétacé de deux guyots du Pacifique Nord-Ouest, (2) la sédimentation du Crétacé supérieur et du Tertiaire dans un bassin au pied de l'atoll de Bikini dans les Iles Marshall et (3) la capacité du N/O Joides-Resolution à forer en eau peu profonde. Environ 3 800 m de sédiment et de basalte ont été carottés par des profondeurs d'eau allant de 38 à plus de 4800 m. Une histoire des guyots du Crétacé inférieur des Mid-Pacific Mountains est désormais esquissée. Northwestern Pacific atolls and guyots: ODP Leg 143 preliminary results Abstract During Leg 143, 12 holes located on 6 sites allowed study of (1) the development, growth and drowning of two Cretaceous atolls in the NW-Pacific, (2) the Upper Cretaceous and Tertiary archipelagic apron adjacent to Bikini Atoll in Marshall Islands and (3) the shallow-water drilling capability of Joides-Resolution. About 3,800 m of sediment and basalt were cored with water-depths varying from 38 to 4,800 m. A new history of evolution of Early Cretaceous guyots in the Mid-Pacific Mountains is now proposed. Abridged English Version Leg 143 was the first of two Ocean Drilling Program (ODP) legs whose purpose was to drill atolls and guyots of the western Pacific. The main goals were to study the development, growth and drowning of Cretaceous carbonate platforms in the Pacific, to examine their record of sea-level changes, and to decipher the tectonic and volcanic history of these edifices. Twelve holes, located on 6 sites (fig. 1), have been studied. Two deep holes drilled into the Cretaceous lagoonal facies of Allison (hole 865A) and Resolution (previously named Huevo, hole 866A) Guyots yielded thick, shallow-water limestone caps that recorded the histories of the guyots from the submergence of volcanic pedestals through the final drowning of the carbonate platform. Hole 865A (Allison Guyot) penetrated 731 m of upper Albian shallow-water limestones becoming organic-rich and clayey within the bottom 100 m (fig. 2A). Basalt intrusives interlayered with limestones were recovered in the last 34 m. Evidence of prolonged emergence (dissolution, mineralization, infilling of cavities by upper Cretaceous sediments) occurs at the top of the shallow-water carbonates. During
main goals were to study the development, growth and drowning of Cretaceous carbonate platforms in the Pacific, to examine their record of sea-level changes, and to decipher the tectonic and volcanic history of these edifices. Twelve holes, located on 6 sites (fig. 1), have been studied. Two deep holes drilled into the Cretaceous lagoonal facies of Allison (hole 865A) and Resolution (previously named Huevo, hole 866A) Guyots yielded thick, shallow-water limestone caps that recorded the histories of the guyots from the submergence of volcanic pedestals through the final drowning of the carbonate platform. Hole 865A (Allison Guyot) penetrated 731 m of upper Albian shallow-water limestones becoming organic-rich and clayey within the bottom 100 m (fig. 2A). Basalt intrusives interlayered with limestones were recovered in the last 34 m. Evidence of prolonged emergence (dissolution, mineralization, infilling of cavities by upper Cretaceous sediments) occurs at the top of the shallow-water carbonates. During the Paleogene, the guyot acquired a substantial pelagic cap (about 140 m), consisting mainly of upper Paleocene and lower to mid-Eocene nannofossil and foraminiferal oozes. Resolution Guyot (site 866A) gave a section of 124 m of basalt overlain by 1 620 m of shallow-water limestone (fig. 2B). The carbonate sequence ranges from Barremian to Albian in age with a predominance of dolomitized oolitic/oncoidal facies near the bottom and cyclic, often restricted, lagoonal facies at the top. Evidence of karstification and mineralized surfaces also occurs on the top of this carbonate edifice. The guyot is capped by a thin veneer of Note présentée par Jean DERCOURT. 0764-4450/93/03160505 $ 2.00 co Académie des Sciences 1), ont été implantés : la plupart sur deux guyots des Mid-Pacific Mountains (sites 865 à 868); un dans les faciès de bassin profond au Sud de l'atoll de Bikini (site 869); le dernier site (870) correspondait à un essai technique de forage et de positionnement du N/O Joides-Resolution en eau très peu profonde (38,6 m) dans l'atoll d'Anewetok (anciennement Eniwetok, Iles Marshall). PRINCIPAUX RÉSULTATS. — Sur le Guyot Allison situé au cœur des Mid-Pacific Mountains (fig. 1), le site 865 a montré le grand développement des carbonates
ranges from Barremian to Albian in age with a predominance of dolomitized oolitic/oncoidal facies near the bottom and cyclic, often restricted, lagoonal facies at the top. Evidence of karstification and mineralized surfaces also occurs on the top of this carbonate edifice. The guyot is capped by a thin veneer of Note présentée par Jean DERCOURT. 0764-4450/93/03160505 $ 2.00 co Académie des Sciences 1), ont été implantés : la plupart sur deux guyots des Mid-Pacific Mountains (sites 865 à 868); un dans les faciès de bassin profond au Sud de l'atoll de Bikini (site 869); le dernier site (870) correspondait à un essai technique de forage et de positionnement du N/O Joides-Resolution en eau très peu profonde (38,6 m) dans l'atoll d'Anewetok (anciennement Eniwetok, Iles Marshall). PRINCIPAUX RÉSULTATS. — Sur le Guyot Allison situé au cœur des Mid-Pacific Mountains (fig. 1), le site 865 a montré le grand développement des carbonates de plate-forme du Crétacé inférieur sous une couverture pélagique tertiaire peu épaisse. Le puits 865A (870,9 m de pénétration par 1518,4 m de profondeur d'eau) a rencontré de bas en haut (fig. 2 A) : — 249 m de calcaires argileux bioclastiques, plus ou moins dolomitisés et riches en matière organique (débris de plantes particulièrement bien conservés vers la base de cette unité). Les 33,3 m inférieurs renferment des basaltes alcalins correspondant à des sills intrusifs dans les sédiments de l'Albien, traduisant un rajeunissement de l'activité volcanique ou une phase effusive tardive; — environ 415 m de calcaires blancs, datés de l'Albien, présentant des faciès variés : mudstones à dasycladales et spongiaires, wackestones et packstones à gastéropodes et bivalves dominants (dont les tests fortement dissous ont entraîné une faible récupération des carottes) ainsi que de rares grainstones. Ces faciès suggèrent un environnement lagunaire calme, peu profond et relativement confiné bien que la présence de quelques rudistes et de rares coraux indiquent des tendances marines plus ouvertes à certains niveaux; 67,6 m de carbonates de plate-forme semblables aux précédents, mais karstifiés sur au moins 40 m. Les cavités sont remplies par du matériel pélagique manganésifère et phosphaté contenant des nannofossiles calcaires
organique (débris de plantes particulièrement bien conservés vers la base de cette unité). Les 33,3 m inférieurs renferment des basaltes alcalins correspondant à des sills intrusifs dans les sédiments de l'Albien, traduisant un rajeunissement de l'activité volcanique ou une phase effusive tardive; — environ 415 m de calcaires blancs, datés de l'Albien, présentant des faciès variés : mudstones à dasycladales et spongiaires, wackestones et packstones à gastéropodes et bivalves dominants (dont les tests fortement dissous ont entraîné une faible récupération des carottes) ainsi que de rares grainstones. Ces faciès suggèrent un environnement lagunaire calme, peu profond et relativement confiné bien que la présence de quelques rudistes et de rares coraux indiquent des tendances marines plus ouvertes à certains niveaux; 67,6 m de carbonates de plate-forme semblables aux précédents, mais karstifiés sur au moins 40 m. Les cavités sont remplies par du matériel pélagique manganésifère et phosphaté contenant des nannofossiles calcaires et des foraminifères planctoniques du Crétacé supérieur; 119,7 m de vase carbonatée pélagique d'âge Paléocène à Quaternaire, incluant une épaisse série du Paléocène supérieur-Eocène supérieur, forée à trois reprises (puits 865 A, B et C). Sur le Guyot Resolution (anciennement Huevo), situé à l'extrémité occidentale des Mid-Pacific Mountains (fig. 1), le puits 866A (1743,6 m, record de pénétration en seul Leg) a recoupé de bas en haut (fig. 2 B) : 123,6 m de basaltes correspondant probablement à des coulées subaériennes dont l'altération a conduit à la formation d'argiles rouges entre certaines coulées. Au sommet, ces basaltes présentent une polarité magnétique inverse indiquant que ces épanchements sont antérieurs au Chron MO (118 à 124 Ma selon l'échelle utilisée); environ 220 m de grainstones à oolites et oncolites, assez fortement dolomitisés, dont les nuclei correspondent parfois à de petits foraminifères benthiques et des débris d'échinodermes; environ 196 m de wackestones plus argileux à laminites algaires dans lesquelles des fragments de rudistes, ammonoïdes benthiques, dasycladales, etc. sont visibles. Les assemblages de foraminifères de ces deux premiers niveaux indiqueraient un âge Barrémien; 411,6 m de packstones-wackestones à laminites algaires, riche en matière organique s'organisant en petits cycles d'ordre métrique avec des indices d'émersion
le puits 866A (1743,6 m, record de pénétration en seul Leg) a recoupé de bas en haut (fig. 2 B) : 123,6 m de basaltes correspondant probablement à des coulées subaériennes dont l'altération a conduit à la formation d'argiles rouges entre certaines coulées. Au sommet, ces basaltes présentent une polarité magnétique inverse indiquant que ces épanchements sont antérieurs au Chron MO (118 à 124 Ma selon l'échelle utilisée); environ 220 m de grainstones à oolites et oncolites, assez fortement dolomitisés, dont les nuclei correspondent parfois à de petits foraminifères benthiques et des débris d'échinodermes; environ 196 m de wackestones plus argileux à laminites algaires dans lesquelles des fragments de rudistes, ammonoïdes benthiques, dasycladales, etc. sont visibles. Les assemblages de foraminifères de ces deux premiers niveaux indiqueraient un âge Barrémien; 411,6 m de packstones-wackestones à laminites algaires, riche en matière organique s'organisant en petits cycles d'ordre métrique avec des indices d'émersion au sommet (fentes de dessication, surfaces tronquées). Une petite accumulation à Caprinidés s'intercale dans le tiers supérieur de cette unité; 115 m de grainstones oolitiques présentant parfois de stratifications entrecroisées; 242 m de packstones et wackestones contenant de rares niveaux argileux et/ou à matière organique. Une organisation cyclique, similaire à celle rencontrée précédemment, marque l'ensemble de ces faciès. Le sommet de cette unité renferme Coskinolinoides cf. texanus de l'Albien inférieur à moyen (détermination A. Arnaud-Vanneau). environ 415 m de wackestones et mudstones, datées de l'Albien, riches en gastéropodes, bivalves, foraminifères benthiques, ostracodes et dasycladales. Des niveaux de calcrète, fréquents dans le tiers inférieur, disparaissent progressivement vers le haut. Une porosité forte, liée à la dissolution des tests aragonitiques des bivalves et gastéropodes, a entraîné une faible récupération de certains intervalles; A 865A C 869 B 866A LÉGENDE Vase à foraminifères et nannofossiles Vase à Radiolaires Argilites à zéolites Calcaires Calcaires argileux Calcaires argileux à Radiolaires Dolomies Sédiments volcanodiques Brèches volcanoclastiques Basaltes Gastéropodes Caprinidés Coraux Spicules de spongiaires Orbitolinidés Algues vertes Ooïdes Oncoïdes Algal mat Calcrète Fentes de dessication Keystone vugs Matière organique Niveaux limonitiques Lithoclastes Fig. 2. Profils lithoet biostratigraphiques simplifiés des puits 865A (A), 866A (B) et du site
celle rencontrée précédemment, marque l'ensemble de ces faciès. Le sommet de cette unité renferme Coskinolinoides cf. texanus de l'Albien inférieur à moyen (détermination A. Arnaud-Vanneau). environ 415 m de wackestones et mudstones, datées de l'Albien, riches en gastéropodes, bivalves, foraminifères benthiques, ostracodes et dasycladales. Des niveaux de calcrète, fréquents dans le tiers inférieur, disparaissent progressivement vers le haut. Une porosité forte, liée à la dissolution des tests aragonitiques des bivalves et gastéropodes, a entraîné une faible récupération de certains intervalles; A 865A C 869 B 866A LÉGENDE Vase à foraminifères et nannofossiles Vase à Radiolaires Argilites à zéolites Calcaires Calcaires argileux Calcaires argileux à Radiolaires Dolomies Sédiments volcanodiques Brèches volcanoclastiques Basaltes Gastéropodes Caprinidés Coraux Spicules de spongiaires Orbitolinidés Algues vertes Ooïdes Oncoïdes Algal mat Calcrète Fentes de dessication Keystone vugs Matière organique Niveaux limonitiques Lithoclastes Fig. 2. Profils lithoet biostratigraphiques simplifiés des puits 865A (A), 866A (B) et du site 869 (C). Fig. 2. Simplified litho and biostratigraphic sections from Holes 865A (A), 866A (B) and from site 869 (C). 2 C) : environ 337 m de matériel volcanoclastique, plus ou moins grossier et anguleux, d'origine basaltique, remanié gravitairement dans des argilites et calcaires gris-vert contenant des radiolaires et des nannofossiles calcaires du Cénomanien moyen à supérieur; la mise en place de ces volcanoclastites (à ciment fréquemment zéolitique) se serait fait avec un taux de sédimentation d'au moins 60 m/Ma, tandis que la grande taille des éléments suppose une certaine proximité des sources; environ 240 m d'argilites et de turbidites volcanoclastiques, relativement plus riches en radiolaires et nannofossiles calcaires, datées du Turonien au Maastrichtien inférieur; 129 m de vases à radiolaires et nannofossiles calcaires, datées du Maastrichtien terminal-Éocène supérieur, riches en petits niveaux de porcelanite et cherts, d'où une récupération fragmentaire. Ces vases contiennent parfois des bancs de calcaire et de craie; 88,2 m de vase argileuse à nannofossiles calcaires dominants, radiolaires et spicules de spongiaires de l'Eocène supérieur-Miocène inférieur. Une lacune entre l'Oligocène supérieur et le Miocène inférieur est soulignée par un petit niveau calcaire à foraminifères benthiques remaniés. Contrairement aux prévisions, les particules carbonatées de plate-forme remaniées gravitairement
nannofossiles calcaires du Cénomanien moyen à supérieur; la mise en place de ces volcanoclastites (à ciment fréquemment zéolitique) se serait fait avec un taux de sédimentation d'au moins 60 m/Ma, tandis que la grande taille des éléments suppose une certaine proximité des sources; environ 240 m d'argilites et de turbidites volcanoclastiques, relativement plus riches en radiolaires et nannofossiles calcaires, datées du Turonien au Maastrichtien inférieur; 129 m de vases à radiolaires et nannofossiles calcaires, datées du Maastrichtien terminal-Éocène supérieur, riches en petits niveaux de porcelanite et cherts, d'où une récupération fragmentaire. Ces vases contiennent parfois des bancs de calcaire et de craie; 88,2 m de vase argileuse à nannofossiles calcaires dominants, radiolaires et spicules de spongiaires de l'Eocène supérieur-Miocène inférieur. Une lacune entre l'Oligocène supérieur et le Miocène inférieur est soulignée par un petit niveau calcaire à foraminifères benthiques remaniés. Contrairement aux prévisions, les particules carbonatées de plate-forme remaniées gravitairement dans le bassin sont très rares. Elles ne sont présentes que dans la partie supérieure du forage et proviennent de milieux déjà relativement profonds (environnements circalittoraux). Par ailleurs, l'existence de courants profonds dans cette partie du bassin est suggérée tant par la morphologie du fond que par l'absence de dépôts postérieurs au Miocène inférieur. SCÉNARIO D'ÉVOLUTION DU GUYOT RESOLUTION. — Ces résultats permettent d'esquisser l'évolution verticale des guyots des Mid-Pacific Mountains [Winterer, Sager et al. (sous presse)]. Six étapes ont été reconnues pour l'évolution du Guyot Resolution: 1) Épanchement subaérien de basaltes, probablement jusqu'au Barrémien, sur des îles dont le relief n'était pas très important par rapport au fond du bassin environnant. 2) Submersion progressive de l'île volcanique et apparition de milieux marins ouverts, peu profonds, dans lesquels se déposaient des sédiments oolitiques. 3) Développement au cours de l'Aptien et l'Albien d'une sédimentation carbonatée de plate-forme, typique de milieux marins très peu profonds. Les faciès dominants sont du type plate-forme interne, avec des niveaux et surfaces d'émersion fréquents. Des lacunes sont possibles à divers niveaux de la série. Aucun récif à madréporaires n'a été traversé, y compris sur la bordure et la pente externe du guyot. De nombreuses variations du
postérieurs au Miocène inférieur. SCÉNARIO D'ÉVOLUTION DU GUYOT RESOLUTION. — Ces résultats permettent d'esquisser l'évolution verticale des guyots des Mid-Pacific Mountains [Winterer, Sager et al. (sous presse)]. Six étapes ont été reconnues pour l'évolution du Guyot Resolution: 1) Épanchement subaérien de basaltes, probablement jusqu'au Barrémien, sur des îles dont le relief n'était pas très important par rapport au fond du bassin environnant. 2) Submersion progressive de l'île volcanique et apparition de milieux marins ouverts, peu profonds, dans lesquels se déposaient des sédiments oolitiques. 3) Développement au cours de l'Aptien et l'Albien d'une sédimentation carbonatée de plate-forme, typique de milieux marins très peu profonds. Les faciès dominants sont du type plate-forme interne, avec des niveaux et surfaces d'émersion fréquents. Des lacunes sont possibles à divers niveaux de la série. Aucun récif à madréporaires n'a été traversé, y compris sur la bordure et la pente externe du guyot. De nombreuses variations du niveau relatif de la mer ont été décelées à différentes échelles : émersions (calcrêtes) ou submersions (les plus importantes étant soulignées par la présence de niveaux oolitiques ou de faciès de transgression). Pendant toute cette période, la vitesse de sédimentation est restée globalement égale à la vitesse de subsidence. 4) Émersion, probablement à partir de l'Albien supérieur, et karstification du sommet des calcaires de plate-forme. 5) Ennoiement de la plate-forme, souligné par des encroûtements manganésifères, le remplacement local des carbonates par des phosphates et le colmatage de certaines cavités par des sédiments pélagiques variés datés selon les cas du Coniacien, du Campanien ou du Maastrichtien. La chronologie de ces événements est mal connue, mais il est clair que l'émersion de la plate-forme, la karstification puis la submersion ont pris place entre la fin de l'Albien et le début du Sénonien (âge des premiers remplissages pélagiques des cavités karstiques). Sur le plan sédimentologique, le Guyot Resolution est caractérisé par la présence d'une plate-forme carbonatée particulière par ses petites dimensions (30 km de diamètre), sa grande épaisseur et l'absence de récifs, au moins dans le secteur foré, mais semblable à de nombreuses autres plates-formes du Crétacé inférieur par le grand développement des
Émersion, probablement à partir de l'Albien supérieur, et karstification du sommet des calcaires de plate-forme. 5) Ennoiement de la plate-forme, souligné par des encroûtements manganésifères, le remplacement local des carbonates par des phosphates et le colmatage de certaines cavités par des sédiments pélagiques variés datés selon les cas du Coniacien, du Campanien ou du Maastrichtien. La chronologie de ces événements est mal connue, mais il est clair que l'émersion de la plate-forme, la karstification puis la submersion ont pris place entre la fin de l'Albien et le début du Sénonien (âge des premiers remplissages pélagiques des cavités karstiques). Sur le plan sédimentologique, le Guyot Resolution est caractérisé par la présence d'une plate-forme carbonatée particulière par ses petites dimensions (30 km de diamètre), sa grande épaisseur et l'absence de récifs, au moins dans le secteur foré, mais semblable à de nombreuses autres plates-formes du Crétacé inférieur par le grand développement des milieux de dépôts très peu profonds et souvent confinés jusque sur la bordure de la plateforme, la fréquence des niveaux d'émersion et l'organisation séquentielle. Ce dispositif, qui n'est pas celui d'un atoll caractérisé par un anneau récifal périphérique et un lagon de profondeur souvent supérieure à 50 m, conduit à abandonner en ce point le modèle classique proposé par Darwin (1842). CONCLUSIONS. Plusieurs résultats intéressants ont été acquis à bord du N/O Joides Resolution pendant le Leg 143. En ce qui concerne le site 869, les dépôts gravitaires catastrophiques de volcanoclastites d'âge surtout Cénomanien, mais aussi Sénonien-Maastrichtien laissent supposer l'existence de deux périodes de volcanisme basaltique sur des édifices voisins, non encore clairement identifiés. — La présence d'une série pélagique paléogène bien conservée au sommet du Guyot Allison est remarquable, non seulement parce qu'il s'agit de la première coupe de Paléogène déposée en position paléogéographique équatoriale dans le Pacifique, mais aussi parce qu'elle recèle la limite Paléocène/Éocène, transition de grande importance pour les études paléoclimatiques et paléo-océanographiques. — La couverture carbonatée des guyots (en particulier au site 866) est beaucoup plus puissante qu'on ne le suspectait jusqu'à présent. En conséquence, le réflecteur jusqu'alors considéré comme le toit du substratum volcanique