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plans stratigraphique [3], paléoécologique [4], des relations entre les modalités de préservation de la matière organique et l'évolution paléobathymétrique et paléoécologique ([5] à [6]) et de la minéralogie des argiles [7]. L'objectif est ici de fournir puis de comparer un ensemble de données nouvelles qui permette de poser un premier jalon de corrélation utilisable en termes de stratigraphie séquentielle entre les séquences décrites en Mer du Nord et celles en cours d'élaboration dans le bassin de Paris. CADRE GÉOGRAPHIQUE ET GÉOLOGIQUE. — Les terrains kimberidgiens et tithoniens du Boulonnais, épais d'une centaine de mètres, affleurent en falaise sur le littoral entre le Sud de Boulogne et le Cap Gris-Nez. Sept coupes distinctes sont réalisées. Les principaux résultats sédimentologiques nouvellement acquis sont présentés sous forme d'une succession reconstituée à partir d'observations effectuées sur une distance de 20 km entre le Sud du Cap de la Crèche et le Nord d'Audresselles (fig.). FACIÈS, ENVIRONNEMENTS ET SÉQUENCES DE DÉPOTS. La série sédimentaire du Kimmeridgien/Tithonien du Boulonnais correspond à un milieu de rampe carbonatée homoclinale, [8] dont les caractéristiques sont les suivantes : (1) absence de dépôts gravitaires de pente fréquents en domaines de bordure de plate-forme (turbidites, brèches.), (2) absence de véritables barrières oolitiques, bioclastiques, ou récifales avec leur domaine marin restreint associé, (3) forte dilution des carbonates dans l'argile et ubiquité des dépôts de tempêtes indiquant de bonnes communications avec le milieu marin ouvert, (4) domaines les moins profonds connectés au littoral. On distingue à l'intérieur de ce système sédimentaire sept faciès constitués de successions répétitives, verticalement ordonnées, de lithofaciès élémentaires (fig.). L'évolution paléobathymétrique déduite de l'analyse des faciès sédimentaires permet de mettre en évidence trois ordres de variations superposés (fig.). Chacun de ces cycles est borné au point de plus grande profondeur par des surfaces d'inondation maximale (MFS) [9], et recoupé par des surfaces d'érosion ou leurs équivalents concordants formés en phase de chute (downward shift, DS) et/ou de remontée du niveau relatif de la mer (ravinement surface, RS). On distingue : (1) des cycles d'échelle décimétrique à métrique composés des motifs décrits par les successions élémentaires de lithofaciès; (2) des
oolitiques, bioclastiques, ou récifales avec leur domaine marin restreint associé, (3) forte dilution des carbonates dans l'argile et ubiquité des dépôts de tempêtes indiquant de bonnes communications avec le milieu marin ouvert, (4) domaines les moins profonds connectés au littoral. On distingue à l'intérieur de ce système sédimentaire sept faciès constitués de successions répétitives, verticalement ordonnées, de lithofaciès élémentaires (fig.). L'évolution paléobathymétrique déduite de l'analyse des faciès sédimentaires permet de mettre en évidence trois ordres de variations superposés (fig.). Chacun de ces cycles est borné au point de plus grande profondeur par des surfaces d'inondation maximale (MFS) [9], et recoupé par des surfaces d'érosion ou leurs équivalents concordants formés en phase de chute (downward shift, DS) et/ou de remontée du niveau relatif de la mer (ravinement surface, RS). On distingue : (1) des cycles d'échelle décimétrique à métrique composés des motifs décrits par les successions élémentaires de lithofaciès; (2) des cycles d'échelle décamétrique constitués d'une tendance graduelle à l'émersion suivi d'un approfondissement progressif (Sx); (3) un cycle d'échelle pluridécamétrique avec tendance à la diminution (S1 à S5), puis à l'augmentation (S6 à S9) de la profondeur de dépôt du point de paléobathymétrie minimale de chaque séquence Sx. BIOSTRATIGRAPHIE ET INFLUENCE DE LA PALÉOBATHYMÉTRIE SUR LES PEUPLEMENTS D'AMMONITES. — La révision des faunes d'ammonites et l'étude de nouvelles récoltes conduisent à préciser les datations (fig.). Les coupes étudiées dans le Boulonnais sont datées du sommet de la zone à Mutabilis à la zone à Pallasioides. La limite Kimmeridgien/Tithonien est située avec précision au sein des Argiles de Châtillon, dans lesquelles on distingue deux membres : l'inférieur appartient à la zone à Autissiodorensis (souszone à Autissiodorensis) et le supérieur à la zone à Gigas-Elegans. Il y a lacune de la partie supérieure de la zone à Autissiodorensis (sous-zone à Irius). La position de la limite supérieure de la zone à Mutabilis est également précisée et dans la zone à Eudoxus sont identifiées les trois sous-zones (Orthoceras, Caletanum, Contejeani) définies dans le domaine Nord-Aquitain [10]. Cette étude permet par ailleurs de comparer la morphologie des coquilles des peuplements d'ammonites avec la paléobathymétrie. Lors
DE LA PALÉOBATHYMÉTRIE SUR LES PEUPLEMENTS D'AMMONITES. — La révision des faunes d'ammonites et l'étude de nouvelles récoltes conduisent à préciser les datations (fig.). Les coupes étudiées dans le Boulonnais sont datées du sommet de la zone à Mutabilis à la zone à Pallasioides. La limite Kimmeridgien/Tithonien est située avec précision au sein des Argiles de Châtillon, dans lesquelles on distingue deux membres : l'inférieur appartient à la zone à Autissiodorensis (souszone à Autissiodorensis) et le supérieur à la zone à Gigas-Elegans. Il y a lacune de la partie supérieure de la zone à Autissiodorensis (sous-zone à Irius). La position de la limite supérieure de la zone à Mutabilis est également précisée et dans la zone à Eudoxus sont identifiées les trois sous-zones (Orthoceras, Caletanum, Contejeani) définies dans le domaine Nord-Aquitain [10]. Cette étude permet par ailleurs de comparer la morphologie des coquilles des peuplements d'ammonites avec la paléobathymétrie. Lors des périodes de remontée rapide du niveau relatif de la mer, ici à trois reprises successives, (base de la zone à Autissiodorensis, base de la zone à Gigas-Elegans, base des Argiles de la Crèche) les formes subserpenticônes dominent (Propectinatites, Pectinatites). Elles font place à des ammonites à morphologie globuleuse (Aspidoceras, Gravesia) lorsque la paléobathymétrie diminue. MINÉRAUX ARGILEUX. La fraction argileuse (particules non calcaires de taille inférieure à 2 µm) étudiée par diffraction des rayons X est constituée essentiellement d'illite, de smectite et de kaolinite [7] (fig.). La nature des assemblages argileux est indépendante de la lithologie, des faciès et des teneurs en matière organique. Ceci suggère une absence de transformations diagénétiques in situ, et nous conduit à considérer les minéraux argileux comme principalement détritiques. Les proportions d'illite et de kaolinite varient parallèlement et en opposition avec celles de smectite. Deux changements minéralogiques majeurs se produisent; l’un à la limite entre les Argiles de Moulin Wibert et les Grès de Connichtun, l’autre entre les Argiles de la Crèche et celles de Wimereux. Ils sont marqués par le passage d’une sédimentation smectitique à une sédimentation dominée par l’illite et la kaolinite. MATIÈRE ORGANIQUE. — La matière organique étudiée par pyrolyse Rock-Eval [12]
Gravesia) lorsque la paléobathymétrie diminue. MINÉRAUX ARGILEUX. La fraction argileuse (particules non calcaires de taille inférieure à 2 µm) étudiée par diffraction des rayons X est constituée essentiellement d'illite, de smectite et de kaolinite [7] (fig.). La nature des assemblages argileux est indépendante de la lithologie, des faciès et des teneurs en matière organique. Ceci suggère une absence de transformations diagénétiques in situ, et nous conduit à considérer les minéraux argileux comme principalement détritiques. Les proportions d'illite et de kaolinite varient parallèlement et en opposition avec celles de smectite. Deux changements minéralogiques majeurs se produisent; l’un à la limite entre les Argiles de Moulin Wibert et les Grès de Connichtun, l’autre entre les Argiles de la Crèche et celles de Wimereux. Ils sont marqués par le passage d’une sédimentation smectitique à une sédimentation dominée par l’illite et la kaolinite. MATIÈRE ORGANIQUE. — La matière organique étudiée par pyrolyse Rock-Eval [12] présente une répartition stratigraphique hétérogène. Les teneurs maximales, associées au faciès 1 (fig.), se situent au sein des Argiles de Châtillon (6,6 de COT, Carbone Organique Total) et dans les Argiles de la Crèche (3,5 de COT). Il s’agit d’une matière organique marine d’origine planctonique (type II). Dans les autres formations, les teneurs dépassent rarement 1% et l’origine est souvent mixte, marine et continentale. Les Tmax, compris entre 413 et 434°C, indiquent que la matière organique est peu évoluée, ce qui s’accorde avec la présence dans la fraction argileuse de minéraux smectitiques formés dans des conditions de surface et avec l’enfouissement modéré du Jurassique terminal du Boulonnais. D’après les données de la géologie régionale, l’enfouissement est vraisemblablement resté inférieur à 500 m. DISCUSSION. — Les teneurs maximales en matière organique sont préférentiellement associées (1) aux périodes de maximum d’inondation à toutes les échelles de séquences, (2) aux bases de séquences décamétriques dont l’amplitude des variations paléobathymétriques est la plus importante (S 4 et S 6), et notamment (3) aux séquences dont la phase transgressive (« landward stepping ») est la plus forte. La comparaison de la courbe bathymétrique et des données des argiles montre qu’il n’existe pas de relation stricte
formations, les teneurs dépassent rarement 1% et l’origine est souvent mixte, marine et continentale. Les Tmax, compris entre 413 et 434°C, indiquent que la matière organique est peu évoluée, ce qui s’accorde avec la présence dans la fraction argileuse de minéraux smectitiques formés dans des conditions de surface et avec l’enfouissement modéré du Jurassique terminal du Boulonnais. D’après les données de la géologie régionale, l’enfouissement est vraisemblablement resté inférieur à 500 m. DISCUSSION. — Les teneurs maximales en matière organique sont préférentiellement associées (1) aux périodes de maximum d’inondation à toutes les échelles de séquences, (2) aux bases de séquences décamétriques dont l’amplitude des variations paléobathymétriques est la plus importante (S 4 et S 6), et notamment (3) aux séquences dont la phase transgressive (« landward stepping ») est la plus forte. La comparaison de la courbe bathymétrique et des données des argiles montre qu’il n’existe pas de relation stricte entre la profondeur du milieu de dépôt et la constitution des assemblages argileux. Toutefois, le passage d’une sédimentation à illite et kaolinite à une sédimentation smectitique se produit alors que la tranche d’eau diminue (S 2 et S 5) et que les sédiments se déposent dans un milieu plus proximal. Ceci est inhabituel dans les sédiments marins plutôt enrichis en illite et kaolinite sur les bordures et en smectite au large. Il faut donc supposer que la baisse du niveau marin à l’origine d’une diminution de la tranche d’eau entraîne également l’émersion graduelle de domaines continentaux côtiers favorables au développement pédologique de smectites. Le relais des illites et kaolinites par les smectites correspondrait aux périodes de maximum de progradation juste avant le downward shift maximal. Il serait lié à des variations du niveau marin indépendante du contexte structural. Les deux changements minéralogiques majeurs marqués par l’accroissement concomitant de l’illite et de la kaolinite coïncident avec les niveaux DS/RS2 et DS/RS7. Des changements minéralogiques comparables connus par exemple dans l’Atlantique ou dans le Boulonnais à des périodes plus récentes sont attribués à une reprise d’émersion liée à des mouvements épirogéniques [12], [13]. La diminution de la tranche d’eau marquée par les
Ceci est inhabituel dans les sédiments marins plutôt enrichis en illite et kaolinite sur les bordures et en smectite au large. Il faut donc supposer que la baisse du niveau marin à l’origine d’une diminution de la tranche d’eau entraîne également l’émersion graduelle de domaines continentaux côtiers favorables au développement pédologique de smectites. Le relais des illites et kaolinites par les smectites correspondrait aux périodes de maximum de progradation juste avant le downward shift maximal. Il serait lié à des variations du niveau marin indépendante du contexte structural. Les deux changements minéralogiques majeurs marqués par l’accroissement concomitant de l’illite et de la kaolinite coïncident avec les niveaux DS/RS2 et DS/RS7. Des changements minéralogiques comparables connus par exemple dans l’Atlantique ou dans le Boulonnais à des périodes plus récentes sont attribués à une reprise d’émersion liée à des mouvements épirogéniques [12], [13]. La diminution de la tranche d’eau marquée par les surfaces DS/RS2 et DS/RS7 semble donc plutôt d’origine tectonique. La confrontation des données obtenues dans le Boulonnais avec celles du Dorset [14] et du Nord de l’Aquitaine [15] montre que seules les discontinuités DS/RS 1, DS/RS4 permettent l’établissement de corrélations interrégionales. D'autres discontinuités telles que DS/RS 2 et DS/RS 3 trouvent des équivalents dans le Nord de l'Aquitaine mais n'ont pu être décelées dans les zones septentrionales qui devaient constituer à cette époque un domaine marin beaucoup plus profond, donc globalement moins sensible aux érosions liées aux variations relatives du niveau de la mer. Pour une même période (ex. zones à Mutabilis, Eudoxus) les teneurs en matière organique sont particulièrement importantes dans le Nord-Est de l'Angleterre et négligeables dans le Boulonnais. Par contre, les phases d'accumulations ultérieures (base de la zone à Gigas-Elegans en particulier) sont bien conservées dans ces deux régions. CONCLUSIONS. — 1) L'analyse détaillée des faciès sédimentaires et des faunes d'ammonites du Kimmeridgien/Tithonien du Boulonnais a permis d'établir un découpage séquentiel calé par rapport aux biozones d'ammonites. (2) La limite Kimmeridgien/Tithonien est précisément localisée au sein des Argiles de Châtillon. (3) La comparaison de l'analyse séquentielle et de la distribution de la matière organique montre que les
trouvent des équivalents dans le Nord de l'Aquitaine mais n'ont pu être décelées dans les zones septentrionales qui devaient constituer à cette époque un domaine marin beaucoup plus profond, donc globalement moins sensible aux érosions liées aux variations relatives du niveau de la mer. Pour une même période (ex. zones à Mutabilis, Eudoxus) les teneurs en matière organique sont particulièrement importantes dans le Nord-Est de l'Angleterre et négligeables dans le Boulonnais. Par contre, les phases d'accumulations ultérieures (base de la zone à Gigas-Elegans en particulier) sont bien conservées dans ces deux régions. CONCLUSIONS. — 1) L'analyse détaillée des faciès sédimentaires et des faunes d'ammonites du Kimmeridgien/Tithonien du Boulonnais a permis d'établir un découpage séquentiel calé par rapport aux biozones d'ammonites. (2) La limite Kimmeridgien/Tithonien est précisément localisée au sein des Argiles de Châtillon. (3) La comparaison de l'analyse séquentielle et de la distribution de la matière organique montre que les teneurs les plus élevées sont associées aux périodes de maximum d'inondation à toutes les échelles de séquence et en particulier aux séquences décamétriques dont l'amplitude des variations bathymétriques est la plus importante. (4) L'étude minéralogique de la fraction argileuse suggère l'existence de deux discontinuités contrôlées par des réactivations tectoniques du substratum, DS/RS 2 et DS/RS 7. Seule cette dernière semble réellement d'ampleur interrégionale. Note remise le 19 octobre 1992, acceptée après révision le 23 décembre 1992. RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES [1] A. PERRODON, Bull. Centre Rech. Expl. Prod. Elf Aquitaine, 15, (2), 1991, p. 253-259. [2] F. BAUDIN, F. CECCA, E. FOURCADE et J. AZEMA, C. R. Acad. Sci. Paris, 314, série II, 1992, p. 373-379. [3] P. PRUVOST, Ann. Soc. géol. Nord, XLIX, 1924, p. 187-207. [4] D. V. AGER et P. WALLACE, Proceed. Geologists' Assoc., 77, 4, 1966, p. 385-417. [5] W. OSCHMANN, Facies, 18, 1988, p. 49-82. [6] W. OSCHMANN, Sedim. Geol., 69, 1990, p. 313-332. [7] J.-F. DECONINCK, H. CHAMLEY, P. DEBRABANDT et J.-P. COLBEAUX, Ann. Soc. géol. Nord, CII, 1983, p. 145-152. [8] J.-F. READ, Amer. Assoc., Petrol. Geol. Bull., 69, 1985, p. 1-21. [9] J.-N. PROUST, M. DEYNOUX et F. GUILLOCHEAU, C. R. Acad. Sci. Paris,
substratum, DS/RS 2 et DS/RS 7. Seule cette dernière semble réellement d'ampleur interrégionale. Note remise le 19 octobre 1992, acceptée après révision le 23 décembre 1992. RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES [1] A. PERRODON, Bull. Centre Rech. Expl. Prod. Elf Aquitaine, 15, (2), 1991, p. 253-259. [2] F. BAUDIN, F. CECCA, E. FOURCADE et J. AZEMA, C. R. Acad. Sci. Paris, 314, série II, 1992, p. 373-379. [3] P. PRUVOST, Ann. Soc. géol. Nord, XLIX, 1924, p. 187-207. [4] D. V. AGER et P. WALLACE, Proceed. Geologists' Assoc., 77, 4, 1966, p. 385-417. [5] W. OSCHMANN, Facies, 18, 1988, p. 49-82. [6] W. OSCHMANN, Sedim. Geol., 69, 1990, p. 313-332. [7] J.-F. DECONINCK, H. CHAMLEY, P. DEBRABANDT et J.-P. COLBEAUX, Ann. Soc. géol. Nord, CII, 1983, p. 145-152. [8] J.-F. READ, Amer. Assoc., Petrol. Geol. Bull., 69, 1985, p. 1-21. [9] J.-N. PROUST, M. DEYNOUX et F. GUILLOCHEAU, C. R. Acad. Sci. Paris, 310, série II, 1990, p. 255-261. [10] P. HANTZPERGUE, Bull. Soc. géol. France, 7, 21, 6, 1979, p. 715-725. [11] J. ESPITALIÉ, G. DEROO et F. MARQUIS, Rev. Inst. Franc. Pétrole, 40, 5, p. 563-579; 40/6, p. 755-784; 41/1, 1985, p. 73-89. [12] H. CHAMLEY, Clay Sedimentology, Springer, Heidelberg, 1989, 623 p. [13] J.-F. DECONINCK, F. AMEDRO, A. FIOLET-PIETTE, P. JUIGNET, M. RENARD et F. ROBASZYNSKI, Ann. Soc. géol. Nord, 1, 2e série, 1991, p. 57-66. [14] P. B. WIGNALL, Marine and Petroleum Geology, 8, 1991, p. 430-441. [15] P. HANTZPERGUE, Geobios, 18, 1985, p. 179-194. [16] J. P. HERBIN, C. MULLER, J. R. GEYSSANT, F. MELIERES et I. E. PENN, Rev. Inst. Franç. Pétrole, 46/6, 1991, p. 675-712. J.-N. P et J.-F. D. : URA-CNRS n 719, Laboratoire de Dynamique Sédimentaire et Structurale, Université de Lille-1, 59655 Villeneuve-d'Ascq Cedex, France; J. R. G. : Laboratoire de Stratigraphie, Université Pierre-et-Marie-Curie, 4, place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, France; J.-P. H. Institut Français du Pétrole, 1-4, avenue Bois-Préau, BP n° 311, 92506 Rueil Malmaison Cedex, France; J.-P. V. : rue du Calvaire, PN 82 Coulogne, 62100 Calais, France. Géologie marine/Marine Geology Résultats des plongées du Nautile sur la marge continentale du
623 p. [13] J.-F. DECONINCK, F. AMEDRO, A. FIOLET-PIETTE, P. JUIGNET, M. RENARD et F. ROBASZYNSKI, Ann. Soc. géol. Nord, 1, 2e série, 1991, p. 57-66. [14] P. B. WIGNALL, Marine and Petroleum Geology, 8, 1991, p. 430-441. [15] P. HANTZPERGUE, Geobios, 18, 1985, p. 179-194. [16] J. P. HERBIN, C. MULLER, J. R. GEYSSANT, F. MELIERES et I. E. PENN, Rev. Inst. Franç. Pétrole, 46/6, 1991, p. 675-712. J.-N. P et J.-F. D. : URA-CNRS n 719, Laboratoire de Dynamique Sédimentaire et Structurale, Université de Lille-1, 59655 Villeneuve-d'Ascq Cedex, France; J. R. G. : Laboratoire de Stratigraphie, Université Pierre-et-Marie-Curie, 4, place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, France; J.-P. H. Institut Français du Pétrole, 1-4, avenue Bois-Préau, BP n° 311, 92506 Rueil Malmaison Cedex, France; J.-P. V. : rue du Calvaire, PN 82 Coulogne, 62100 Calais, France. Géologie marine/Marine Geology Résultats des plongées du Nautile sur la marge continentale du Pérou à 5°40'S : étude de la zone d'arrachement d'un méga-glissement sous-marin (campagne NAUTIPERC, 1991) Anne Duperron, Yves Lagabriel et Jacques Bourgogné Résumé Durant la campagne NAUTIPERC, huit plongées du submersible Nautile ont été réalisées sur la marge nord péruvienne, au large de Paita entre 5°S et 6°S, le long d'un escarpement courbe de la pente moyenne interprété d'après les données bathymétriques préexistantes comme la cicatrice d'un vaste glissement sous-marin. On constate un développement intense de la fracturation sur l'ensemble de l'escarpement et une organisation en succession de petites falaises actives et de replats plus ou moins sédimentés. Des sorties de fluides marquées par la présence de colonies de bivalves géants ont été observées en divers points de l'escarpement. Comme le démontrent les datations micropaléontologiques effectuées sur les échantillons récoltés en plongée, cette cicatrice met à nu les couches internes de la pente moyenne confirmant ainsi l'hypothèse formulée sur l'origine de cette structure. Results of the Nautile dives along the continental margin off Peru at 5°40'S: study of the scar of a mega, submarine slide (NAUTIPERC cruise, 1991) Abstract — Eight dives of the submersible Nautile have been conducted along a major curved scarp of the middle slope of the
d'un escarpement courbe de la pente moyenne interprété d'après les données bathymétriques préexistantes comme la cicatrice d'un vaste glissement sous-marin. On constate un développement intense de la fracturation sur l'ensemble de l'escarpement et une organisation en succession de petites falaises actives et de replats plus ou moins sédimentés. Des sorties de fluides marquées par la présence de colonies de bivalves géants ont été observées en divers points de l'escarpement. Comme le démontrent les datations micropaléontologiques effectuées sur les échantillons récoltés en plongée, cette cicatrice met à nu les couches internes de la pente moyenne confirmant ainsi l'hypothèse formulée sur l'origine de cette structure. Results of the Nautile dives along the continental margin off Peru at 5°40'S: study of the scar of a mega, submarine slide (NAUTIPERC cruise, 1991) Abstract — Eight dives of the submersible Nautile have been conducted along a major curved scarp of the middle slope of the continental margin off northern Peru in the Paita area, at 5°-6°S. According to previous bathymetric data the curved scarp is interpreted as the scar of an important slide which occurred recently. The scarp consists of a succession of steep cliffs and gentle slopes covered with recent pelagic sediments. A dense net of joints has been observed along the whole scarp and numerous fluid vents associated with colonies of giant clams have been discovered. The biostratigraphical analysis of sediments sampled during the dives confirms that deep layers of the middle slope are exposed along the scar, thus confirming the previous hypothesis relative to the origin of this feature. Abridged English Version — Previous studies conducted along the active margin off northern Peru have shown that large-scale subsidence has affected the whole margin in the last million years ([1] to [8]). In the area offshore Paita, detailed mapping was first conducted using the multibeam echo-sounder SEABEAM during the SEAPERC cruise [11]. The surveyed area is characterized by the presence of three curved scarps named the Upper Slope Scarp (USS), the Middle Slope Scarp (MSS) and the Lower Slope Scarp (LSS) [12] (fig. 1). The USS and MSS correspond respectively to the lower