SOCIÉTÉ

GÉOLOGIQUE

D U

NORD

ANNALES

Tome CVl

(1986)

3me trimestre

SOCIÉTÉ GÉOLOGIQUE DU NORD

59655 VILLENEUVE D'ASCQ CEDEX

ISSN 0767-7367

Parution 1987

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 SOCIETE GEOLOGIQUE DU NORD

Extraits des Statuts Article 2. — Cette Société a pour objet de concourir à l'avancement de la géologie en général, et particulièrement de la géologie de la région du Nord de la France. — La Société se réunit de droit une fois par mois, sauf pendant la période des vacances. Elle peut tenir des séances extraordinaires décidées par le Conseil d'Administration. — La Société publie des Annales et des Mémoires. Ces publications sont mises en vente selon un tarif établi par le Conseil. Les Sociétaires bénéficient d'un tarif préférentiel0). Article 5. Le nombre des membres de laSociété est illimité. Pourf aire partie de laSociété, il faut s'être fait présenter dans l'une de ses séances par deux membres de laSociété qui auront signé la présentation, et avoir été proclamé membre au cours de la séance suivante. Extraits du Règlement Intérieur § 7. — Les Annales et leur supplément constituent le compte rendu des séances. § 13. — Seuls les membres ayant acquitté leurs cotisation et abonnement de l'année peuvent publier dans les Annales. L'ensemble des notes présentées au cours d'une même année, par un même auteur, ne peut dépasser le total de 10 pages, 1 planche simili étant comptée pour 2 p. 1/2 de texte. Le Conseil peut, par décision spéciale, autoriser la publication de notes plus longues. § 17. — Les notes et mémoires originaux (texte et illustration) communiqués à laSociété et destinés aux Annales doivent être remis au Secrétariat le jour même de leur présentation. A défaut de remise dans ce délai, ces communications prennent rang dans une publication postérieure. § 18. — Les mémoires sont publiés par fascicule après décision du Conseil.

Avertissement La Société Géologique du Nord ne peut en aucun cas être tenue pour responsable des actes ou des opinions de ses membres.

Tirages à part Conformément au paragraphe 14 du Règlement Intérieur (Tome LXXXI, p. 12), les tirages à part sont à la charge des auteurs qui doivent en faire par écrit la déclaration expresse en tête des épreuves du bon à tirer.

Cotisations et Abonnements (à la date du I0r-1-1987)

ABONNEMENT QUALITE COTISATION TOTAL aux Annales

FRANCE et BENELUX 30,00 F 140,00 FT.T.C. 170,00 F AUTRES PAYS 30,00 F 155,00 FT.T.C. 185,00 F

Abonnement des non-membres: FRANCE: 315,00F H.T. — ETRANGER: 370,00F

ANNALES DE LA SOCIETE GEOLOGIQUE DU NORD La vente des Annales s'effectue par tomes entiers aux prix suivants. Exceptionnellement, et jusqu'à épuisement du stock, certains fascicules sont en vente séparément. Leur liste figure en fin de fascicule. Tomes I à LXXIX (manquent I, II, V à IX, XVI, XXII, XXXIV à XXXVI, XXXIX à XLIII, XL V, XL VII à L VIII) 190,00 F H .T. Tomes LXXX à XCV (manque XCI) 255,00F H.T. Tomes XCVI à CV 300,00F H.T. TomeCVI 350,00 FHT.

TABLES GENERALES DES ANNALES Table 1 (Tomes I à XX) - Table 2 (Tomes XX à XXX) - Table 3 (Tomes XXXI à XL) - Table 4 (Tomes XLI à LXXIX)... 50,00 F H.T. Table 5 (Tomes LXXX à XCIX) par table

Esquisse géologique du Nord de la France, par J. GOSSELET, Fascicule IV (Terrains quaternaires) 29,00 F H.T. Ecorché géologique Infra-mésozoïque (extrait de «Contribution à la connaissance des bassins paléo- zoïques du Nord de la France», présentée parC.F.P. (M), COPESEPet S.N.P.A.) 50,00F H.T.

(1) Modification adoptée lors de l'Assemblée Générale du 10 janvier 1974. (2) Les étudiants qui en font la demande annuelle peuvent, par décision du Conseil, bénéficier d'un tarif préférentiel sur l'abonnement (70,00 F). IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 SOCIÉTÉ

GÉOLOGIQUE

D U

NORD

ANNALES

Tome CVl

(1986)

3me trimestre

SOCIÉTÉ GÉOLOGIQUE DU NORD

59655 VILLENEUVE D'ASCQ CEDEX

ISSN 0767-7367

Parution 1987

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 CONSEIL D'ADMINISTRATION

— 1986 —

Président M. M. WATERLOT Premier Vice-Président M. F. THIEBAULT Vice-Présidents M. I. GODFRIAUX M. P. CELET Conseillers M. V. PRUDHOMME M. A. DALINVAL M. J. CHARVET M. H. CHAMLEY M. C. DUPUIS M. B. MISTIAEN Secrétaire M. A. BLIECK Secrétaire-Adjoint M. Y. DESPEYROUX Directeur de la Publication Mm* Paule CORSIN Trésorier M. l'Abbé TIEGHEM Bibliothécaire M"c S. CRASQUIN

COMITE DE LECTURE

— 1986 —

M"" Paule CORSIN, Directeur de la publication M. J.M. CHARLET M. Ch. DELATTRE M. P. CELET M. I. GODFRIAUX

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 ANNALES

DELA SOCIÉTÉ GÉOLOGIQUE DU NORD

Société fondée en 1870 et autorisée par arrêtés en date des 3 Juillet 1871 et 28 Juin 1873

Secrétariat : Société Géologique du Nord Sciences de la Terre, BP. 36, 59655 Villeneuve d'Ascq Cedex

Tél. 20 43 43 43 (postes 4140 et 4132) — C.C.P. Lille 52-47 Y

Compte rendu de l'activité de la Société

ASSEMBLEE ORDINAIRE DU 7 MAI 1986 Présideftce de M. M. WATERLOT, Président

Conférence

A. BLIECK. — Quelques problèmes actuels en Paléontologie des Vertébrés (*).

ASSEMBLEE ORDINAIRE DU 4 JUIN 1986 Présidence de M. M. WATERLOT, Président

Cette séance a eu lieu au B.R.G.M., au Fort de Lezennes, où M. N. CRAMPON a exposé une conférence ayant pour titre : Les eaux souterraines : un problème d'échelle. L'hydrogéologie : une science d'interface (*)

Puis M. WATERLOT fait procéder à l'élection de deux nouveaux membres :

M1" Claire DERYCKE, 17 bis, Impasse Mairie, à Achicourt 62217 Beaurains, présentée par MM. M. Waterlot et A. Blieck. M. Bruno DELRIEU, 13, rue des Moineaux, à 95610 Eragny, présenté par MM. M. Waterlot et A. Blieck.

(*) Cette conférence paraîtra dans un fascicule spécial des Annales (tome CVI, fasc. 4).

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 ASSEMBLEES DU 8 OCTOBRE 1986 Présidence de M. M. WATERLOT, Président

Conférence

C. LEFEVRE. — Modèles de chambres magmatiques et dynamismes éruptifs (*).

ASSEMBLEE EXTRAORDINAIRE

M. WATERLOT fait procéder au vote des nouveaux tarifs de cotisation et abonnement aux Annales pour les années 1987-1988. Le quorum n'étant pas atteint, ce vote est reporté à la séance de décembre 1986.

ASSEMBLEE ORDINAIRE

M. WATERLOT fait procéder à l'élection de : M. Georges CONRAD, Professeur, Faculté des Sciences et Techniques St-Jérôme, Laboratoire de Sédimentologie, à 13397 Marseille Cedex 13, présenté par M. M. Waterlot et M"e J. Doubinger.

Communication orale

T. HOLTZAPFFEL. — Comparaison des assemblages argileux de nodules phosphatés et de leur matrice argileuse dans les Argiles du Gault à Wissant.

Communications écrites

M. BELLES-ISLES, D. VEZINA et A. VADET. — Nouveau matériel de Placodermes (Ptyctodontidae) du Dévonien du Boulonnais, France. R. GOURVENNEC. — Nouvelle définition du Spirifer rousseaui Rouault, 1846 et description de Acrospi- rifer ? rouaulti n. sp. (Spiriferacea, Brachiopoda) du Dévonien inférieur du Massif Armoricain (France) (* *). J. PONOET. — Paléobiogéographie du genre Vermiporella (algue verte calcaire) à l'Ordovicien moyen et supérieur.

En fin de séance, M,,e Sylvie CRASQUIN, bibliothécaire, a présenté les ouvrages et périodiques arrivés récemment à la S.G.N.

SEANCE SPECIALISEE DES 5 ET 6 NOVEMBRE 1986

organisée par la Société Géologique du Nord et la RCP 642 du CNRS " LE PALEOZOIQUE SUPERIEUR CONTINENTAL "

Cette séance s'est tenue à Villeneuve d'Ascq, dans les locaux de l'U.S.T.L.F.A., bâtiment SN 1, amphithéâtre Gosselet (***).

(*) Cette conférence paraîtra dans un fascicule spécial des Annales (tome CVI, fasc. 4). (**) Communication insérée dans un prochain fascicule. (***) Le compte rendu de cette séance et les articles qui ont fait l'objet de présentations orales ont été publiés dans un fascicule spécial des Annales (tome CVI, fasc. 2).

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 ASSEMBLEE ORDINAIRE DU 3 DECEMBRE 1986 Présidence de M. M. WATERLOT, Président

Conférence

Cette assemblée débute avec la conférence de M. T. IMBERT, qui a pour titre : Quarante jours dans l'Océan Austral: Campagne MD 48 NASKA, février-mars 1986 (*).

Ensuite, M. WATERLOT fait procéder au vote pour fixer les tarifs des cotisation et abonnement aux Annales pour les années 1987-1988. La proposition du Conseil est acceptée à l'unanimité. Deux nouveaux membres de la Société sont également élus en séance : M. Jean LAFUSTE, Chargé de Recherche au C.N.R.S., Muséum National d'Histoire Naturelle, Institut de Paléonto­ logie, 8, rue Buffon, à 75005 Paris, présenté par M"" D. Brice et M. B. Mistiaen. M. Francis BICHOT, Université de Bordeaux III, Institut de Géodynamique, Avenue des Facultés, à 33405 Talence Cedex, présenté par MM. M. Clin et M. Waterlot.

Communications orales

J.F. DECONINCK. — Minéraux argileux des faciès purbeckiens (Jura suisse et français : Boulonnais, France, et Dorset, Angleterre). J.P. COLBEAUX et J. LEPLAT. — La faille de Ferques (Boulonnais, France): mythe ou réalité<**).

Communication écrite

F. BICHOT. — Les tectoniques superposées hercyniennes de la région du Somport (Pyrénées occi­ dentales) (***).

En fin de séance, MIle Sylvie CRASQUIN a présenté les ouvrages reçus par la bibliothèque de la Société.

(*) Cette conférence ne sera pas publiée. (**) Le texte de cette communication n'a pas été déposé à la Société. (***) Communication insérée dans un prochain fascicule.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Ann. Soc. Géol. Nord CVI, 245-250, Décembre 1987.

L'œuvre de Jean-François RAOULT

(1935-1987)

par François THIEBAULT

Agé de 51 ans, Jean-François Raoult nous a quittés brutalement le 8 février 1987, alors qu'ironie du sort, il avait été élu Directeur de I'U.F.R. des Sciences de la Terre de l'Université de Lille Flandres- Artois une semaine auparavant. Il travaillait alors avec ardeur, masquant derrière une activité de tous les instants et sa fatigue et son pessimisme quant à l'avenir de l'enseignement supérieur et de la géologie.

Mais la haute idée qu'il avait de sa charge et de ses devoirs, son souci de ne pas contraindre mais d'entraîner par l'exemple lui interdisaient tout atten­ tisme et l'avaient amené à engager toutes ses forces au service de l'Université quitte à en payer le tribut. Le travail était rude, car son mépris de l'opportunisme et des modes, sa rigueur et son honnêteté intellec­ tuelles, la conception qu'il avait de ses fonctions n'ont pas toujours facilité sa tâche et sa carrière, mais ces exigences lui ménageaient une grande liberté de pensée et d'action qui forçait le respect. Cette rigueur, il l'appliquait à sa propre personne, méprisant la flatterie et l'hypocrisie qui l'accompagne. C'est pourquoi je ne vais pas me lancer dans un portrait dithyrambique du collègue que nous venons de perdre. Il ne l'aurait pas voulu. Je vais tenter de retracer le plus simplement possible les principales étapes de sa carrière.

Celle-ci ne débuta pas dans la facilité. Après ses études secondaires, les responsabilités d'une famille l'amenèrent en 1956 à occuper un poste d'instituteur. Mais dès 1957, il entreprit des études universitaires, qu'il mena évidemment de front avec son travail d'enseignant et qui lui permirent d'être nommé en 1961 assistant au Laboratoire de Géologie générale (Sorbonne) dans le service du Professeur M. Durand-Delga. Sous la direction de ce Maître de la Géologie méditerranéenne, il commença alors des recherches au Maroc, en Espagne (Cordillères bétiques) et en France (Corbiôres). Puis, libéré des obligations militaires, il aborda en 1964, une étude régionale de plus longue haleine en Algérie dans le Nord du Constantinois à l'Est du terrain de thèse de M. Durand-Delga. Après l'arrivée de nouveaux chercheurs (J.M. Vila et J.P. Bouillin), ses travaux s'intégrèrent sans problème dans l'activité coordonnée d'une équipe de grande valeur. Grâce à leurs efforts conjugués, trouvailles et découvertes allèrent bon train. La grande honnêteté de J.F. Raoult lui interdira ensuite de s'attribuer la paternité exclusive de telle ou telle observation ou conception nouvelle. Le respect de cette volonté ne doit pas empêcher de souligner le nombre, l'importance et la valeur des résultats acquis par J.F. Raoult. Les énumérer tous serait fastidieux. Soulignons simplement : une moisson de résultats stratigraphiques obtenus grâce à des études systématiques et personnelles des microfaciès et de leurs microfaunes ; une cartographie aussi fine que possible du domaine étudié faite pour l'essentiel à l'échelle 1/25 000; un modèle original pour la patrie des flyschs, patrie citrakabyle ou infrakabyle ; les solutions apportées aux problèmes difficiles des tectoniques et des paléogéographies superposées ; une hiérarchisation nouvelle des phases tectoniques avec la mise en évidence des effets très importants d'une

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 phase tectonique ayant eu lieu à la fin du Lutétien, les phases plus récentes du Miocène ne faisant que reprendre l'édifice antérieur ; une séparation complète entre la signification paléogéographique du Numidien et celle des flyschs sous-jacents. Ce travail d'une grande qualité lui permit de soutenir brillamment en 1974 sa thèse d'Etat sur L'étude géologique du centre de la chaîne Numidique et de publier le texte correspondant dans le Mémoire n° 121 de la Société Géologique de France. Ensuite et jusqu'en 1978, l'essentiel de son activité de recherche concerna la chaîne alpine de la Méditerranée occidentale. En collaboration avec MM. M. Durand-Delga et J.P. Bouillin, il précisa diverses transversales de l'Algérie et du Maroc, là où les flyschs sont largement représentés. Dans le cadre de l'ATP Géodynamique, il eut la responsabilité, à partir de 1977, de l'étude du complexe volcano-sédimentaire de Texenna, substratum d'un flysoh de type maurétanien qu'il interpréta avec J.P. Bouillin et J. Kornprobst comme la partie sommitale d'un complexe ophiolitique. Il participa aux activités du groupe pour l'analyse de l'évolution sédimentaire de l'orogène bético-maghrébin constitué sous l'impulsion de A. Foucault en 1976-1977.

En 1978, il décida d'élargir son horizon, de changer et de terrain et d'objet d'étude. II commença alors un travail de cartographie et d'analyse structurale de la partie nord du Massif de la Vanoise. Cet élargissement et ce renouvellement, il les concrétisa aussi dans d'autres secteurs de son activité scientifique. Ainsi, en 1979, il accepta la lourde charge de Rédacteur en Chef de la Revue de Géologie dynamique et de Géographie physique. Il investit alors et ceci jusqu'à sa mort, beaucoup de temps, peut-être trop, dans l'élaboration des publications des autres. Dans le même temps, il réalisa avec A. Foucault, un Dictionnaire de Géologie qui, depuis sa parution en 1980, connaît un très grand succès en France comme à l'étranger dans ses versions espagnole et italienne.

Ce regain et ce renouvellement d'activité furent justement récompensés, tout d'abord par le Prix Pierre Pruvost de la Société Géologique de France en 1979, puis par sa nomination en 1980 comme Professeur à l'Université des Sciences de Lille Flandres-Artois.

Après une période d'adaptation légitime, J.F. Raoult trouva rapidement son second souffle et occupa une place de plus en plus importante au sein de la communauté géologique lilloise. Il continua et amplifia ses travaux dans les Alpes, entraînant avec lui et formant de nombreux étudiants dans le cadre de DEA ou de thèses de 3"'° cycle. Avec leur aide, il modifia profondément l'interprétation lithostratigraphique et structurale proposée par F. Ellenberger pour le Massif de la Vanoise.

Depuis 1982, il participait activement au programme de Géologie profonde de la France dans le Nord et au Programme Ecors. Avec F. Meilliez, il proposa une coupe nouvelle de l'Ardenne selon le méri­ dien de Dinant lors de la séance organisée par notre Société en hommage au Professeur A. Beugnies. En février 1987, il travaillait d'ailleurs à la rédaction du Livre Ecors sur le Nord de la France, rédigeant l'un des articles et coordonnant les autres. Ce type d'étude pluridisciplinaire l'avait vivement intéressé et le poussait à tenter la même expérience avec le programme du Fossé Rhénan.

Cet intense travail scientifique ne l'incitait nullement à négliger les autres aspects de son activité universitaire. L'enseignement restait pour lui une tâche fondamentale, avec un effort particulièrement soutenu dans le premier cycle et au niveau des enseignements sur le terrain. Il aimait enseigner et faire partager sa passion d'une géologie naturaliste au meilleur sens du terme.

Par contre, l'administration l'attirait beaucoup moins. Et pourtant, en homme de devoir qu'il était, il participait de plus en plus activement à la vie administrative de l'U.F.R. des Sciences de la Terre, jusqu'à en assumer la direction.

La communauté scientifique, notre Société, la Société Géologique de France, ont donc perdu un scientifique en pleine activité et un universitaire riche d'expériences et de projets. Il incombe désormais à ses amis et à ses collègues de maintenir le souvenir d'un homme intelligent, travailleur infatigable, enseignant exemplaire, scientifique d'une exigence et d'une rigueur qui nous manqueront.

* * *

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 LISTE DES TRAVAUX ET PUBLICATIONS

de Jean-François RAOULT

1962 11) Au sujet des vautours fauves du Constantinois. Alauda, n° 3, p. 124-125. 1) Etude stratigraphique de l'unité de Turrant-El Queddan 12) Coupes et cartes géologiques, Paris, S.E.D.E.S. édit.. (Sierra del Haouz, Rif septentrional. Maroc). C.R. 146 p., 78 fig. somm. Soc. géol. Fr., p. 65-67, 2 fig. 13) Observation à la communication orale de A. Caire et 2) Algues calcaires dans l'Infralias et le Lias inférieur et R. Truillet. 1967 : " Les relations entre le domaine moyen du chaînon du Haouz (Rif septentrional, Maroc) péloritain et le flysch du Monte Soro aux environs de (en collaboration avec M. Lemoine). C.R. somm Soc. Rocella Valdemone. et le problème du charriage des géol. Fr., p. 214-215. 1 phot. Péloritains orientaux (Sicile) ". Bull. Soc. géol. Fr., (7). IX, p. 255-260. 3) Données nouvelles sur le Crétacé et le Nummulitique du chaînon du Haouz (Rif septentrional, Maroc) (en collaboration avec J. Magne). C.R. Ac. Se, Paris, t. 255. sér. D. p. 2474-2476. 1967 14) Situation en fenêtre du Secondaire du Djebel Safia (Nord du Constantinois, Algérie) (en collaboration 1963 avec M. Durand-Delga). C.R. somm. Soc. géol. Fr., p. 101-102, 2 fig. 4) Remarques sur la tectorogenèse du Haouz (Rif septen­ 15) Le Crétacé et l'Eocène à faciès telliens dans la zone trional, Maroc). C.R. somm. Soc. géol. Fr., p. 337-338. du Kef Sidi Dris (Petite Kabylie) (en collaboration 1 fig. avec J. Magne). Bull. Soc. géol. Fr., (7), IX, p. 273- 283, 2 fig.. 2 pl.

1964 1968 5) Le Lias des unités paléozoïques au Nord de Tetouan (Rif interne, Maroc) (en collaboration avec M. Durand- 16) Chevauchements d'âge éocène dans la Dorsale du Delga, J. Kornprobst et M. Leikine). C.R. Ac. Sc., Djebel Bou Aded (Est de la Chaîne Numidique, Paris, t. 258. sér. D, p. 5225-5228. Algérie). C.R. Ac. Se, Paris, t. 266, sér. D, p. 861- 864, 2 fig. 17) Introduction géologique à la note de Middlemiss F.A. : 1965 " Brachiopodes du Crétacé inférieur des Corbières orientales (Aude) " (en collaboration avec M. Durand- 6) La chaîne du Haouz. du col d'Azlu d'Arabia au Bab Delga, M. Gutnic et M. Leikine). Ann. Paléont. Aonzar. Noies et Mém. Serv. géol. Maroc, n° 184, (Invertébrés). LIV, fasc. 2, p. 173-176. p. 61-243, 42 fig., 3 pl. h.t., 12 pl., 1 carte géol. au 1/25 000. Rabat. 7) Observation à la communication orale de G. Duée. 1969 1965 : " La paléogéographie des Monts Nebrodi (Si­ cile) ". Bull. Soc. géol. Fr., (7), VII, p. 889-899. 18) Nouvelles données sur les séries secondaires du Kef Msouna et du Kef Sebargoud (Nord du Constantinois) 8) Découverte du Crétacé moyen et supérieur dans le (en collaboration avec R. Mouterde). Bull. Serv. géol. chaînon des Kef Toumiette (Chaîne calcaire de Petite Algérie, N.S.. n° 39, p. 171-188. 7 fig.. Alger. Kabylie, Algérie) (en collaboration avec J. Magne). C.R. Ac. Sc., Paris, t. 261, sér. D. p. 1351-1353, 1 fig. 19) La série de Tengout : unité externe de la Dorsale kabyle annonçant le flysch de Penthièvre (Nord du Constantinois. Algérie). C.R. Ac. Sc., Paris, t. 268, sér. D, p. 2548-2551. 1966 20) Nouvelles données sur les flyschs du Nord du Kef Sidi Dris et dans la zone du col des Oliviers (Nord du 9) Sur l'allochtonie de la chaîne calcaire dans la région Constantinois, Algérie). Bull. Soc. géol. Fr., (7), XI, du Djebel Sidi Dris (Nord-Constantinois. Algérie). p. 516-522. 2 fig. C.R. somm. Soc. géol. Fr., p. 178-179, 1 fig. 21) Relations entre la Dorsale kabyle et les flyschs sur la 10) Stratigraphie et tectonique des Kef Toumiette (Petite transversale du Djebel Rhedir ; phases tangentielles Kabylie). Bull. Serv. géol. Algérie, N.S.. n" 33. p. 67- éocènes. paléogéographie (Nord du Constantinois. Al­ 88, 6 fig., 1 tabl., Alger. gérie). Bull. Soc. géol. Fr., (7), XI. p. 841-853, 11 fig.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 22) Observations à la communication de J. Didon et al., 1969 : " Sur un niveau remarquable de silexites dans le Néogène inférieur d'Espagne méridionale et d'Italie 33) Crétacé du Kef Hahouner et position stratigraphique de du Nord". Bull. Soc. géol. Fr., (7), XI, p. 841-853. " Ovalveolina " reicheli P. de Castro (série septentrio­ nale du môle néritique du Constantinois) (en collabo­ ration avec E. Fourcade). Rev. Micropal., XV, p. 227- 1970 246. 5 fig., 3 pl.

23) Définition d'un fiysch massylien et d'un flysch mauré- 34) Remarques sur la communication écrite de J. Delteil. tanien au sein des flyschs allochtones de l'Algérie (en B. Fenet, P. Guardia et J. Polvêche : " Géodynamique collaboration avec J.P. Bouillin et al.). C.R. Ac. Se, de l'Algérie occidentale ". 1971. C.R. somm. Soc. géol. Paris, t. 270, sér. D, p. 2249-2252. Fr., p. 414-417, 1 dépl. - C.R. somm. Soc. géol. Fr., p. 41-44. 24) Découverte de Carbonifère à Fusulinidés dans le Nord du Constantinois (Algérie septentrionale) (en colla­ 35) Réponse à J. Delteil et al., 1973. C.R. somm. Soc. boration avec M. Lys). C.R. Ac. Se, Paris, t. 270. géol. Fr., p. 69-71. sér. D, p. 2752-2755, 1 pl. 36) Compte rendu de la réunion extraordinaire de la 25) Présence du Turonien et du Sénonien inférieur dans Société géologique de France - l'Arc de Gibraltar. la Dorsale du massif de Chellata (Grande Kabylie. Bull. Soc. géol. Fr., (7), XV, p. 129-159, 14 fig. Algérie) (en collaboration avec J.P. Gélard). Bull. Soc. Hist. nat. Afr. Nord, t. 61, (1-2). p. 1-11. 2 fig.. 1 pl.. Alger. 1974

37) Les olistostromes d'âge miocène inférieur liés aux flyschs 1971 allochtones kabyles de l'orogène alpin d'Algérie (en collaboration avec J.P. Bouillin et al.). Bull. soc. géol. 26) Etude géologique du Djebel Bou Aded (Dorsale kabyle, Fr., (7), XV, p. 340-344, 1 fig. Nord Constantinois, Algérie). Bull. Serv. géol. Algérie, N.S., n° 41. p. 95-127. 10 fig., 3 pl., 1 carte géol. au 38) Observations à la note de J. Paquet. 1974 : " Tectoni­ 1/10 000. Alger. que éocène dans les Cordillères bétiques ; vers une nouvelle conception de la paléogéographie en Méditer­ 27) Découverte de trachytes potassiques à olivine et d'andé­ ranée occidentale ". Bull. Soc. géol. Fr., (7). XVI, sites en coulées dans le Miocène continental au Sud p. 58-71, 7 fig. du Kef Hahouner (Nord du Constantinois. Algérie) (en collaboration avec D. Velde). C.R. Ac. Se, Paris, 39) Metamorphosed berthierine pellets in Mid-Cretaceous t. 272. sér. D. p. 1051-1054, 1 fig. rocks from Nord-Eastern Algeria (en collaboration avec B. Velde et M. Leikine). Soc. Econ. Paleonl. 28) Observations à la communication orale de J.M. Vila. Miner. 1971 : " Essai d'interprétation structurale d'un profil transversal du Nord-Est de la Berbérie entre les régions 40) Etude géologique du centre de la Chaîne numidique d'Annaba (Bône) et de Guelma ". Bull. Soc. géol. Fr., (Nord du Constantinois. Algérie). Ment. Soc. géol. Fr., (7), XIII. p. 85-99. N.S.. n" 121. p. 1-161. 62 fig., IX pl. h.t.. carte géol. au 1/50 000. (Thèse ès Sc.. Paris, février 1975). 29) Présence sur le socle kabyle du Constantinois d'un olistostrome lié au charriage des flyschs ; le Numidien peut-il être néo-autochtone ? (en collaboration avec J.P. Bouillin). Bull. Soc. géol. Fr., (7). XIII, p. 338- 1975 362. 8 fig. 30) Sur le Crétacé inférieur du Djebel Friktia (môle néri- 41) Evolution paléogéographique et structurale de la chaîne tique du Constantinois, Algérie) (en collaboration avec alpine entre le golfe de Skikda et Constantine (Algérie E. Fourcade). C.R. somm. Soc. géol. Fr., p. 369-370. orientale). Bull. Soc. çéo/. Fr., (7), XVII, p. 394-409, 1 fig. 6 fig. 42) Coupes et cartes géologiques - Exercices géologiques avec leurs corrigés (2""' édition revue et augmentée) (en 1972 collaboration avec A. Foucault). S.E.D.E.S. et Doin édit.. Paris, 237 p., 78 fig.. XVII pl. exercices. 31) Debarina hahounerensis n. gen.. n. sp., nouveau Lituo- lidé (Foraminifères) du Crétacé inférieur constantinois (Algérie) (en collaboration avec E. Fourcade et J.M. 1977 Vila). C.R. Ac. Sc., Paris, t. 274. sér. D, p. 191-193, 1 pl. 43) Données préliminaires sur le complexe volcanosédi- 32) Précisions sur le flysch massylien : série stratigraphique. mentaire de Rekkada Metletine (ex-Texenna) en Petite variations de faciès, nature du matériel remanié (Nord Kabylie (Algérie) (en collaboration avec J.P. Bouillin du Constantinois, Algérie). Bull. Soc. Hist. nat. Afr. et J. Kornprobst). Bull. Soc. géol. Fr., (7). XIX, Nord, t. 63 (1-2), p. 73-92. 3 fig.. Alger. p. 805-813, 2 fig.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 44) Problèmes posés par le sédimentaire allochtone de Macinaggio (Corse) et par l'origine de ses détritus (en collaboration avec M. Durand-Delga, P. Vellutini et ^4) Programme Ecors, Profil " Structure profonde du Nord J. Magne). Géol. méditer., IV, n° 4, p. 271-280, de la France " ; rapport d'implantation (en collabora­ 2 pl. phot. tion avec C. Bois et al.). 63 p., 11 pl., 22 fig. 45) Etude minéralogique et géochimique des tuffites décou­ vertes dans POligo-Miocène kabyle (Grande Kabylie, Algérie). Comparaison avec les tuffites de la région de 1984 Malaga (Espagne) (en collaboration avec M. Rivière, J.P. Bouillin, Ch. Courtois et J.P. Gélard). Bull. Soc. 55) Présence en Vanoise méridionale d'une série de type géol. Fr., (7), XIX, p. 1171-1177. Acceglio (Briançonnais, Alpes françaises). Implications structurales et paléogéographiques (en collaboration avec Ph. Langlet et B. Broudoux). C.R. Ac. Sc., .1978 Paris, t. 298, sér. 2, p. 535-538, 2 fig. 56) Etude des blocs calcaires contenus dans les séries fran­ 46) Age crétacé des formations détritiques de la nappe ciscaines du Sud-Ouest de l'Orégon (U.S.A.) : consé­ ophiolitifère de Balagne (Haute-Corse) et ses consé­ quences sur l'âge des mélanges franciscains (en colla­ quences (en collaboration avec M. Durand-Delga, A. boration avec V. Carayon et P. De Wever). C.R. Ac. Priou-Lacazedieu et A.F. Poignant). C.R. Ac. Sc., Paris, Sc., Paris, t. 298, sér. II, p. 709-714, 4 fig., 1 pl. phot. t. 286. sér. D. p. 303-306. 1 fig., 1 pl. phot. j7) Mise au point sur l'âge des socles métamorphiques kabyles (Algérie) (en collaboration avec J.P. Bouillin 1979 et al.). C.R. Ac. Sc., Paris, t. 298, p. 655-660, 1 carte schématique, 8 fig. 47) Editorial. Recommandations aux auteurs. Rev. Géol. 58) Deep seismic profiling of the crust in Northern France : dyn. Géogr. phys., vol. 21, fasc. 1, p. 1-4. The ECORS project (en collaboration avec C. Bois 48) Les enseignements géologiques des rochers de la Loze et ai). Colloque COCORP, ITHACA U.S.A. (juin à Pralognan (en collaboration avec F. Ellenberger). 1984), 13 p., 10 fig. Trav. Se. Parc nat. Vanoise, X, p. 37-63, 10 fig., 59) Structures liées à la Faille du Midi et aux chevauche­ 6 pl. phot. ments nord-varisques (en collaboration avec J.P. Col- beaux et al.). Doc. B.R.G.M., n° 81-1, p. 3356, 10 fig. 1980 60) Dictionnaire de Géologie (en collaboration avec A. Foucault). Masson édit., Paris, 2"'° édition revue et 49) Dictionnaire de géologie (en collaboration avec A. augmentée, 347 p. (4.116 entrées, 884 fig. et tabl.). Foucault). Masson édit., 344 p. (environ 4.000 entrées, 800 fig. et tabl.). 50) Caractère transgressif du Trias de Bellecôte en Vanoise ; 1985 implications tectoniques. C.R. Ac. Sc., Paris, t. 291, sér. D. p. 47-50. 1 fig. 61) Structures et fabriques tectoniques dans l'Avesnois et l'Ardenne, liées à la Faille du Midi (chevauchements 51) Interprétation nouvelle de la Vanoise (zone briançon- nord-varisques) (en collaboration avec J.P. Colbeaux naise, Alpes françaises). Rev. Géol. dyn. Géogr. phys., et ai). Doc. B.R.G.M., n° 95-1, p. 33-54, 14 fig. vol. 22. fasc. 4-5, p. 303-312. 4 fig. 62) Permien et base du Trias en Vanoise septentrionale : données nouvelles et hypothèses (Zone briançonnaise 1981 interne, Alpes françaises) (en collaboration avec F. Guillot). Ann. Soc. géol. Nord, t. CIV, p. 183-191, 52) L'Albien du Lac Goulmine dans le Djurdjura et sa 6 fig. couverture du Crétacé supérieur - Paléocène (Dorsale 63) Géochimie des calcaires et encroûtements du Malm à kabyle. Algérie). Comparaisons avec le domaine de l'Eocène en Vanoise : données préliminaires (Zone sédimentation des flyschs (en collaboration avec J.P. briançonnaise interne. Alpes) (en collaboration avec B. Gélard et M. Tefiani). Bull. Soc. géol. Fr., (7), Broudoux et P. Debrabant). Ann. Soc. géol. Nord, t. XXIII, n° 5, p. 501-510, 6 fig. t. CIV, p. 193-207, 9 fig. 64) Structure de la croûte hercynienne du Nord de la 1982 France : premiers résultats du profil Ecors (en colla­ boration avec M. Cazes et al.). Bull. Soc. géol. Fr., (8). t. I, n° 6, p. 925-941, 9 fig. 53) Le flysch maurétanien du Guerrouch : cadre structural, données sédimentologiques et géochimiques (Petite 65) Diccionario de Geología - Traduction espagnole du Kabylie, Algérie) (en collaboration avec M. Renard et dictionnaire de Géologie par MM. Lago, Povoci et F. Melières). Bull. Soc. géol. Fr., t. XXIV, p. 611-626. Tena de l'Université de Saragosse (en collaboration 7 fig., 1 tabl. avec A. Foucault).

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 66) Données complémentaires sur la couverture post­ 73) The Variscan front and the Midi Fault between the hercynienne et son substratum (en collaboration avec Channel and the Meuse River. J. Struct. Geol., 9. A. Mascle). Journée Inform. ECORS, octobre 1985. p. 473-479. 2 p., 2 fig. 74) Le front varisque du Nord de la France d'après les 67) Commentaires sur une coupe structurale de l'Ardenne profils sismiques, la géologie de surface et les sondages. selon le méridien de Dinant (en collaboration avec Rev. Géol. dyn. Géogr. phys., vol. 27, fasc. 3-4. F. Meilliez). Ann. Soc. géol. Nord. t. CV. p. 97-109. p. 247-268 (équivalent de l'article in livre ECORS). 3 fig. 75) Précisions sur les coupes de l'Aiguille des Aimes et 68) Contrôle tectonique, eustatique et climatique de la de la cascade du Manchet, exemples de la Série sédimentation argileuse du domaine subalpin français Val d'Isère - Ambin (Zone briançonnaise. Vanoise. au Malm-Crétacé (en collaboration avec J.F. Deco- Alpes de Savoie) (en collaboration avec B. Broudoux). ninck, H. Chamley et Ph. Joseph). Rev. Géol. dyn. Trav. Scient. Parc nat. Vanoise, en cours d'impression. Géogr. phys., vol. 26, fasc. 5. p. 311-320, 7 fig. 76) Marqueurs minéralogiques et géochimiques au passage Jurassique-Crétacé dans le Pinde du Péloponnèse méri­ dional (Grèce) (en collaboration avec F. Thiébault et 1986 P. De Wever). Rev. Géol. dyn. Géogr. phys., vol. 27, l'asc. 5, p. 351-362. 69) Les séries antépermiennes de Vanoise septentrionale (Zone briançonnaise, Alpes de Savoie) : lithologie et géochimie dans le massif de Bellecôte ; arguments pour un âge anté-houiller (en collaboration avec F. Guillot 1987 et al.). C.R. Ac. Sc., Paris, t. 303, sér. II, p. 1141-1146. 2 fig. 77) Données récentes sur quelques grands traits structuraux du Bassin de Paris et son soubassement hercynien à 70) Large Variscan overthrusts beneath the Paris basin (en partir du profil ECORS-Nord de la France. Bull. collaboration avec M. Cazes). Nature, vol. 322, n" A.G.B.P., n° hors-série (Livre jubilaire Ch. Pomerol). 6084, p. 144-147, 3 fig. texte déposé (30 p. manusc, 14 fig.). 71) Dizionario di Scienze della Terra (en collaboration avec 78) Chapitre du livre ECORS-Nord de la France : Le front A. Foucault). Traduction italienne du dictionnaire de varisque du Nord de la France : interprétation des Géologie par M.G. Devoto de l'Université de Rome. principales coupes d'après les profils sismiques, la géologie de surface et des sondages (20 p. dactylogr.. 72) Le problème des microfaunes attribuées au Crétacé 11 fig., 2 pl. h.t.). supérieur dans les Schistes lustrés piémontais (Alpes occidentales). C.R. Ac. Sc., Paris, t. 303, sér. II. 79) Autres chapitres en collaboration avec divers membres p. 1679-1684, 1 pl. ph. de l'équipe du profil, et en particulier Ph. Matte.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Ann. Soc. Géol. Nord CVI. 251-265. Décembre 1987.

Etude sédimentologique des calcaires du Givétien inférieur d'Olloy-sur-Viroin

(Bord sud du Bassin de Dinant, Belgique)

Sedimentological study of Olloy-sur-Viroin lower Givetian limestones

(Dinant Basin, Belgium)

par Alain PREAT (*) (**}, Georges CEULENEER (*) (**) et Frédéric BOULVAIN (*)

Résumé. — L'analyse sédimentologique détaillée de la coupe d'Olloy-sur-Viroin permet de définir une séquence standard composée de 12 microfaciès carbonates (MF1 à MF12) caractérisant des milieux de dépôts comparables à ceux que l'on rencontre aujourd'hui sur les plates-formes carbonatées (Purser, 1983). La sédimentation est de nature rythmique et la productivité carbonatée entièrement d'ordre biologique est sous le contrôle des Algues (Porostro- mates. Paléobéreselles. Codiacées). L'analyse quantitative des microfaciès montre que ce sont les faciès lagunaires MF9 qui dominent nettement, ils représentent plus de 35 % de l'ensemble des sédiments. Semblables à ceux du Givétien inférieur de la région de Vaucelles (Preat et Boulvain, 1982), ils s'apparentent aux environnements lagunaires situés en milieux protégés (Wilson, 1975) et sont assez comparables aux "tidal flat ponds" actuels décrits aux îles Andros par Hardie (1977). La comparaison des fréquences relatives et des épaisseurs moyennes cumulées de chacun des microfaciès des coupes d'Olloy-sur-Viroin et de Vaucelles confirme la présence d'une zone de haut-fond dans la région de Vaucelles (Preat et Boulvain. 1982 ; Preat, 1984) et permet de situer la région d'Olloy sur sa bordure occidentale. Des corrélations séquostratigraphiques établies avec la coupe de référence du Groupe de Givet à Givet (Errera, Mamet et Sartenaer, 1972) permettent d'attribuer la coupe d'Olloy-sur-Viroin à la Formation de Trois- Fontaines.

Abstract. — The detailed sedimentological study of the Olloy-sur-Viroin quarry has allowed the definition of a standard sequence of 12 carbonate microfacies (MF1 to MF12) comparable to those of recent carbonate plat­ form environments (Purser, 1983). The sedimentation is rythmic and the carbonate productivity is mainly under control of Algae (Porostromata, Paleoberesellae, Codiaceae). A quantitative analysis of microfacies shows that MF9 lagoonal fades are the most important since they make up more than 35 % of the studied profiles. The are very similar to those of the Lower Givetian of Vaucelles area (Preat et Boulvain, 1982), to restricted marine lagoons of very shallow protected environments (Wilson, 1975) and are also comparable with recent tidal flat ponds described by Hardie (1977) from Andros Island in the Bahamas. Comparison of relative abundances and cumulate average thicknesses of each Vaucelles and Olloy micro­ facies confirm the presence of a shoal recently reported in Vaucelles area (Preat et Boulvain, 1982 ; Preat, 1984). Correlation by sequential analysis with the reference section of Givet Group at Givet (Errera, Mamet et Sartenaer, 1972) shows that Olloy-sur-Viroin quarry correspond to Trois-Fontaines Formation (Lower Givetian).

(*) Laboratoires associés de Géologie, Petrologie, Géochronologie, Université libre de Bruxelles, av. F. Roosevelt, 50, B-1050 Bruxelles (Belgique). (**) Adresse actuelle : Laboratoire de Tectonophysique, Université de Nantes, 44072 Nantes Cedex (France). Note présentée le 5 Mars 1986 et acceptée pour publication par le Conseil de la S.G.N. le 7 Janvier 1987.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 I. — INTRODUCTION L'ancienne carrière d'Olioy-sur-Viroin, située entre Givet et Couvin, au bord sud du Bassin de Dinant Le présent travail s'inscrit dans le cadre d'une étude (fig. 1), est taillée dans des calcaires bleus bien strati­ plus vaste (Preat, 1984) visant à la reconstitution de fiés du " Gva " ou " Calcaire de Givet à Stringocepha- l'environnement de genèse des calcaires givétiens du lus burtini " (carte géologique au 1/40.000 n° 192 Bassin de Dinant et de ses régions limitrophes. d'Olloy et Treignes). Quatre-vingt-sept mètres de cou­ ches ont été étudiées " banc par banc " avec prélève­ Rappelons que durant le Givétien une immense ment d'échantillons pétrographiques tous les vingt à plate-forme carbonatée s'étendait depuis le Boulonnais, trente centimètres environ. à travers toute la partie médiane de la Belgique, jus­ qu'en Allemagne de l'Ouest (Rhénanie). A Givet, où fut originellement défini l'étage (D'Omalius D'Halloy, II. — DEFINITION 1828), Errera et al. (1972) ont montré que les calcaires ET DESCRIPTION DES MICROFACIES givétiens correspondant au Groupe de Givet ont enre­ gistré trois cycles sédimentaires successifs représentés L'analyse sédimentologique de la coupe d'Olloy- par la succession de trois formations : Formation de sur-Viroin permet d'y définir douze microfaciès carbo­ Trois-Fontaines à la base, Formation du Mont d'Haurs nates dont la succession constitue la séquence standard et Formation de Fromelennes. Cette étude ponctuelle de la série étudiée. L'analyse de la courbe lithologique a permis de cerner les principales variations verticales tracée à partir de la séquence standard permet de de faciès au sein du Groupe de Givet. retrouver les rythmes et les séquences sédimentaires décrits à Givet (Errera et al., 1972) et à Vaucelles Le levé de coupes réparties tout le long du Bassin (Preat et Boulvain, 1982). de Dinant et dans le Bassin de Namur (Preat et Boulvain, 1982, 1985 ; Preat et Tourneur, 1984, Preat Douze microfaciès (" MF ") suffisent donc à rendre et al., 1984; Mamet et Preat, 1982, 1983, 1985a, compte de l'ensemble des observations pétrographiques. 1985b} nous a permis de mettre en évidence toute Chaque paragraphe est consacré à un microfaciès et une série de variations latérales de faciès et est à comprend successivement : l'origine d'une reconstitution détaillée de la paléogéo­ — son nom (nomenclature inspirée principalement de graphie du Bassin de Dinant et de ses régions limitro­ Dunham, 1962 et de Embry et Klovan, 1971) ; phes au Givétien (Preat, 1984).

D'un point de vue méthodologique, notre approche s'inspire de l'analyse séquostratigraphique (Mamet,

1972; Errera et al., 1972; Errera, 1976). Mais depuis "Walleu" ces travaux, de grands progrès ont été accomplis dans la description des microfaciès carbonates et dans leur interprétation en termes de paléoenvironnements. Ces interprétations s'appuient tant sur des travaux concer­ nant les sédiments récents (Golfe Persique : Purser, 1973, 1980, 1983; Baie des Requins: Logan et al, 1974 ; Bahamas : Hardie, 1977 ; Loreau, 1982 ; Scholle et al., 1983, etc.) que sur ceux concernant les roches carbonatées anciennes (Wilson, 1975 ; Flugel, 1982 ; Read, 1982; Heckel, 1983, etc.).

Cette note est, en majeure partie, consacrée à la description de l'ancienne carrière d'Olloy-sur-Viroin et des microfaciès que nous y avons reconnus. Des corré­ lations séquostratigraphiques établies avec les coupes de Vaucelles (Preat et Boulvain, 1982 ; Preat, 1984) et de Givet (Errera et al., 1972) permettront ensuite de rattacher la série carbonatée d'Olloy-sur-Viroin à la Formation de Trois-Fontaines, c'est-à-dire au Givé­ tien inférieur. Une analyse comparative des épaisseurs cumulées de chaque microfaciès reconnu est établie avec les premiers résultats concernant Vaucelles (Preat et Boulvain, 1982) et permet au terme de ce travail Fig. 1. — Localisation géographique de l'ancienne carrière d'appréhender le moteur principal de la sédimentation d'Olloy-sur-Viroin. carbonatée qui est ici en relation avec la subsidence Fig. l. — Geographical situation of Olloy-sur-Viroin lente d'un domaine intracratonique (Preat, 1984). old quarry.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 — son contenu macro-et micropaléontologique (les orga­ tracodes, quelques Bisphaera Birina, 1948. La micro­ nismes étant cités par ordre d'abondance relative décrois­ flore algaire est parfois très abondante : Kamaénidés. sante) ; Ccdiacées encroûtantes, Asphaltina cordillerensis Ma­ — sa teneur moyenne en dolomite et en insolubles met, 1972 (Petryk et Mamet, 1972). La matrice est déterminée par manocalcimétrie à volume constant (Mano- une micrite fine et homogène souvent recristallisée en calcimètre Elf-Aquitaine, brevet S.N.P.A.) ; microspar dans les zones bioturbées où s'observent — son interprétation en terme de paléoenvironnement ; également de nombreux péloïdes et une augmentation — son correspondant dans la séquence idéalisée des de la proportion des silts quartzeux. La pyrite est assez vingt-quatre microfaciès standards (SMF) définis par Wilson abondante. Ce microfaciès est parfois remplacé par des (1975); packstones crinoïdiques dans lesquels la proportion des — le terme lithologique qui lui correspond dans la série intraclastes, de taille centimétrique, augmente nettement. virtuelle locale établie à Givet par Errera et al. (1972). Contenu en dolomite très faible (2 % ± 1,5 %. N = 7) L'ordre de description des microfaciès définit la et en insolubles proche de 10 % (11 % ± 3 %, N = 7). séquence standard de la série et marque le passage Milieu marin franc situé sous la zone d'action des d'un milieu marin franc situé sous la zone d'action des vagues et des tempêtes. L'abondance des organismes vivant vagues et des tempêtes à un milieu supratidal de plus en milieu ouvert et les variations dans leur état de conser­ en plus restreint et parfois émergé. Les fig. 2 a et b vation ainsi que l'importance des phénomènes de biotur- reprennent, sous forme schématique, la succession litho- bation témoignent d'une agitation intermittente, faible à logique de la coupe étudiée en fonction de ses consti­ modérée et d'un taux de sédimentation modéré. tuants pétrographiques et paléontologiques reportés SMF-9 : " bioclastic wackestone or bioclastic micrite ". d'une manière semi-quantitative. Ce mode de report s'inspire très fortement de celui adopté par Lees et Terme B : Calcaires noduleux et calcaires calcschisteux. Hennebert (1982) dans leur description du sondage de Cannington Park (Somerset). Il s'agit d'estimations 2) Microfaciès 2 (MF 2). visuelles semi-quantitatives suivant une échelle linéaire en quatre divisions. Cette échelle est bien entendu Packstones occasionnellement bioturbés ou parfois relative, on ne peut en effet comparer les abondances grainstones à péloïdes (60-100 ^m), intraclastes, bio- respectives des organismes sur base des surfaces res­ clastes (essentiellement Kamaénidés et Gastéropodes) pectives qu'ils occupent. Il existe au moins un facteur arrondis, encroûtés et parfois même oolitisés, nodules d'ordre " 100 " entre la surface moyenne occupée par de Codiacées (Bevocastria Garwood, 1931, Ortonella une Calcisphère et celle occupée par un fragment de Garwood, 1914) pouvant atteindre jusqu'à cinq centi­ Stromatoporoïde, ou par un fragment corallien. Nous mètres de diamètres, articles de Crinoïdes très altérés avons donc utilisé pour nos estimations semi-quantita­ et micritisés, coquilles de Pélécypodes, de Brachio-, tives les chartes de fréquence comparatives de Bacoelle podes, d'Ostracodes, quelques Bisphaera et très rares et Bosellini (1965) et de Schafer (1969) dont nous fragments coralliens. Présence sporadique de Bryo­ avons ensuite simplifié le report en les ramenant, pour zoaires encroûtants, de Serpulides, d'Issinella Reitlinger, chaque groupe d'organismes, à quatre termes : absent, 1954, d'Asphalti'ia cordillerensis Mamet, 1972. présent, abondant et très abondant, ce qui correspond à peu près aux coupures 0%, 0-5%, 5-25% et Contenu en dolomite faible (2 % ± 3 %, N = 8), con­ supérieur à 25 %. Dans le cas particulier des Calci- tenu en insoluble voisin de 5 % (4 ± 2 %, N = 8). sphères, nous avons effectué pour chaque lame mince Milieu marin situé à proximité d'un banc algaire consti­ dix comptages (objectif X 10). Les valeurs moyennes tué de boundstones ou de bafflestones à Kamaénidés et ainsi obtenues sont comprises entre 0,3 et 24,6 Calci- Codiacées passant latéralement de l'avant-front au milieu sphères par lame mince (la déviation standard est de ouvert. L'état général des bioclastes (usés, encroûtés, sou­ 5 à 10 %). Nous avons alors, arbitrairement et proba­ vent remplis d'une matrice micritique sombre, parfois blement intuitivement, établi les divisions suivantes même oolitisés) témoigne d'une agitation importante res­ ponsable du remaniement des fragments et du bon classe­ pour le report: présent (p <3), abondant (3 = < ment des péloïdes. Milieu très semblable aux bancs algaires ab >=8), très abondant (tab >8). (" algal banks ") décrits par Mamet (1976) dans le Carbo­ nifère des Cordillères canadiennes. La fig. 3 nous donne l'interprétation sédimentolo- SMF-10 : " coated and worn bioclasts in micrite " ou gique de la série étudiée à partir de la succession verticale des microfaciès et des séquences ainsi définies. SMF-13 : " onkoid biosparite grainstones ". Terme B : calcaires noduleux et calcaires calcschisteux. 1) Microfaciès 1 (MF 1). 3) Microfaciès 3 (MF 3). Wackestones ou packstones argileux, bioturbés, à fines coquilles (Gastéropodes, Pélécypodes et Brachio- Packstones recristallisés à péloïdes (60-80 (um), Issi- podes, ces derniers souvent ornés d'épines), articles de nelles, Crinoïdes, Rugueux, Tabulés, Amphipora Crinoïdes, Bryozoaires, fragments de Trilobites et d'Os- Schultz, 1883. On rencontre sporadiquement quelques

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Fig. 2, a et b. — Logs descriptifs de la coupe d'Olloy-sur-Viroin. Estimations visuelles semi-quantitatives des composants structuraux et corpusculaires suivant une échelle linéaire en quatre divisions (absent, présent, abondant et très abondant). L'état de la cristallinité de la matrice a été mesuré et reporté suivant l'échelle suivante : de 1 à 3 Mm, micrite et micrite très fine ; de 3 à 4 Mm, microspar fin ; de 5 à 6 Mm. microspar ; de 7 à 15 (20) Mm, microspar grossier. Tous les ciments, quelles que soient leurs granulométries (généralement supérieures à 10-15 Mm) et leurs morphologies, ont été reportés ensemble dans la colonne " sparite ". Pour la légende des symboles utilisés dans ces figures, voir à droite.

Fig. 2, a and b. — Log of Olloy-sur-Viroin section. Visual semi-quantitative estimation of structural and corpus­ cular components (absent, present, abundant and very abundant). Cristallinity of matrix : 1-3 Mm, micrite and mini- micrite ; 3-4 Mm, thin microspar; 5-6 p-m, microspar; 7-15 f-m, coarse microspar. All cements have been plotted under the little " sparite ".

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 ORGANISMES STRUCTURES ET LITHOLOGIE • # CrinoTdes S J S 6(lrfji'(/(.'i OU îOHOflili- & Gastéropodes Bioturbation

^ Stringocephales Galets mous

<3 V Brachiopodes Intraclastes Ostracodes

6 6 Coquilles Lamini tes supratidales

**^4S> globulaires Stratifications T&ty^ Stromatopores entrecroisées ^ lamellaires encroûtants

Q *3 Rugueux solitaires Calcaires argileux Oû*> Tabulés branchus Calcaires modulaires Tabulés nu>ssiK < 1 cm 1 I â 3 cmj Jcints > 3 cm J

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Calcisphères, Parathurammina Souleimanov, 1945, Bi~ FORMATION DE TROIS - FONTAI N E S sphaera, Kamaena Antropov, 1967, quelques Codiacées et des fragments de coquilles (Gastéropodes, Pélécypo- des, Brachiopodes et Ostracodes). Les fragments de Bryozoaires et de Trilobites ne s'observent qu'excep­ tionnellement. Les encroûtements algaires sur les bio- clastes sont peu développés. Les phénomènes de pres­ sion-dissolution (Wanless, 1979) sont particulièrement bien marqués dans ce microfaciès. L'association fréquente de Stromatoporoïdes lamel­ laires souvent encroûtés par Bevocastria, et d'Issinelles constitue une variété de ce microfaciès. Contenu en dolomite et en insolubles voisin de 5 % (4 % ± 3 %. 5 % ± 3 Vr. N = 10). Milieu d'avant-récif, peu profond et modérément agité ainsi qu'en témoignent notamment la présence de Stroma­ toporoïdes lamellaires (Cornet, 1976; Tsien, 1980). le bon classement des péloïdes et la distribution granulométrique hétérogène des bioclastes. Le sédiment, parfois disposé sous forme de stratifications obliques, s'est mis en place à la faveur de petits chenaux qui ont mêlé entre elles les différentes parties d'un complexe récifal. Ce microfaciès, qui n'a pas d'équivalent précis dans la séquence idéalisée de Wilson (1975). pourrait cependant se rapprocher du " SMF-12 " défini par cet auteur : " coquina. bioclastic gtainstone or rudstone ". Terme C : Calcaires impurs, grenus, à Encrines et Stromatopores lamellaires.

4) Microfaciès 4 (MF 4i. Boundstones à Stromatoporoïdes globulaires, encroû­ tants (Actinostroma Nicholson, 1885, Clathrodictyon Nicholson et Mûrie, 1878 ou Atelodictyon Lecompte, 1951, Parallelopora Baragatzky, 1881) et branchus (Am- phipora), Rugueux et Tabulés (Coenites, Alvéolites, Thamnopora circulipora Kaysey, 1879). La matrice, gé­ néralement peu abondante, contient des Issinelles, des articles centimétriques de Crinoïdes présentant souvent une cimentation syntaxique, des coquilles de Mollusques et de Brachiopodes, de rares fragments de Bryozoaires, d'Ostracodes et quelques Calcisphères et Codiacées, Diverses relations d'encroûtements s'observent entre les Tabulés et les Stromatoporoïdes. Les encroûtements algaires sont au contraire très peu développés. De • 1-3« • >3cm nombreux contacts suturés séparent les organismes.

Fig. 3. — Coupe lithologique, analyses sédimentologique Contenu en dolomite et en insolubles faible proche de et séquentielle de la carrière d'Olloy. L'ordre de succession 1 % (N = 10). des 12 microfaciès carbonates définit la séquence standard Nappe récifale formée par l'accumulation sur place de de la série étudiée, leur succession, la courbe lithologiquc. Stromatoporoïdes et de Coraux en milieu turbulent de faible La colonne de gauche (" S.V.L. ") permet de comparer profondeur, à l'abri de tout apport terrigène. Se reporter à l'analyse séquentielle précédente à celle proposée à Givet Preat et al. (1984) pour une mise au point concernant par Errera et al., 1972 (S.V.L. = Série Virtuelle Locale de l'utilisation du terme " récifal" dans ce type de sédiments. ces auteurs. " A " à " G " correspond aux sept termes litho­ logiques également définis par ces auteurs). Le découpage en phases correspond aux corrélations séquostratigraphiques établies avec le Groupe de Givet à Givet. succession of the 12 carbonated microfacies. Sequential Fig. 3. — Lithological, sedimentological and sequential logs analysis, left of the lithological log, resumed from Errera of Olloy quarry. The standard sequence is defined by et al., 1972.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 SMF-7a : " in situ organic growth of. massive and Milieu d'arrière-récif, peu profond, en contact occa­ robust forms ". sionnel avec le milieu marin franc, agitation et taux de Terme D : Calcaires massifs à Stromatopores construc­ sédimentation modérés à faibles permettant la formation teurs. d'enveloppes micritiques. Diagenèse partiellement en milieu vadose comme en témoignent notamment les processus de cimentation des fenestrae et parfois le développement de 5) Microfacies S (MF 5). ciments en ménisque (Dunham, 1971 ; Longmann, 1982). La présence de loférites semblables à celles décrites par Rudstones (Embry et Klovan, 1971) à débris de Fischer (1964) dans le Trias alpin renforce cette interpré­ Stromatoporoïdes (voir microfaciès précédent), et de tation et témoigne des nombreuses expositions intermittentes Coraux (id.) le plus souvent fortement bioérodés (Preat, du sédiment dans les milieux inter- à supratidaux parfois 1984), de Brachiopodes, de Gastéropodes et de Crinoï- émergés avec précipitation occasionnelle de cristaux sulfatés. des. Présence de grains micritisés, de péloïdes et de SMF-5 : " floatstones reef flank faciès composed mainly nombreux oncoïdes algaires à Cyanophycées (Flugel, of organic débris from organisms inhabiting reef top or 1982; Peryt, 1983; Riding, 1983) développés autour llank ". des organismes. Terme E : Calcaires fortement remaniés, biosparites, Contenu en dolomite et en insolubles très faible lumachelles. (1 % ± 2 % et 2 % ± 3 Çf, N = 5). SMF-6 : " reef rudstone, coarse gravel of biogenic pieces 7) Microfaciès 7 (MF 7). derived from reef top or reef flank organisms ". Terme E : Calcaires fortement remaniés, biosparites, Grainstones à péloïdes (50-200 ^m) ou à lumps lumachelles. (Illing, 1954) parfois disposés en stratifications obliques ou entrecroisées, contenant des intraclastes (2 à 3 mm), des Paléobéréselles, des Codiacées, des Ostracodes et 6) Microfaciès 6 (MF 6). des Calcisphères. De rares fragments de Tabulés, de Floatstones (Embry et Klovan, 1971) et wackesto- Stromatoporoïdes, de Bryozoaires et de Crinoïdes sont nes à Amphipora et Crassialveolites et débris remaniés présents. Ce microfaciès présente les mêmes caracté­ d'origine récifale (Coraux et Stromatoporoïdes). Quel­ ristiques (cimentation, origine des péloïdes) que le ques Crinoïdes et fragments de Brachiopodes. La " MF 7 " décrit à Vaucelles (Preat et Boulvain, 1982).

matrice micritique, souvent péloïdique, est légèrement c recristallisée en microspar et contient d'abondants orga­ Contenu en dolomite (2 % ± 2 /r, N = 7) et en insolu­ bles (3 % ± 2 %. N = 7) faibles. nismes : Kamaénidés, Proninelles, Codiacées, Porostro- mates, Pélécypodes, Ostracodes, Gastéropodes à coquil­ Milieu à circulation d'eau assez restreinte, modérément les épaisses, Bisphaera, Parathuramminidés. Les débris agité, " dunes " ou " bancs de sable " intralagunaires. Ce d'origine récifale et les Gastéropodes sont fréquemment type de sédiment s'observe aujourd'hui en milieu intertidal encroûtés (" enveloppe micritique ", Bathurst, 1966. où il constitue des levées de dimension limitée à une cen­ et ne se présentent que très rarement sous forme taine de mètres et hautes d'une vingtaine de centimètres (Hardie, 1977). d'oncoïdes, Purser, 1980) et les Algues sont bien conservées. Parmi ces dernières, on note également la SMF-16 et SMF-17 : " peloidal grainstone and grape- présence de quelques Codiacées-Udotéacées sous forme stone pelsparite, restricted marine shoals ". de grains remaniés (Paralitanaia baileuxensis Mamet et Terme E : Calcaires fortement remaniés, biosparites, Preat, 1985, Pseudopalaeoporetla lummatonensis Elliott, calcaires oolithiques et chondrolithiques. 1961, emend. Mamet et Preat, 1985) et de Chloro- phycophycées d'origine incertaine (Rectosiphonoides olloyensis Mamet et Preat, 1985). On observe des traces 8) Microfaciès 8 (MF 8). de bioturbation. De nombreuses structures en fenestrae Packstones et grainstones à petits Gastéropodes, (Tebbutt et al., 1965) forment des planchers limités à Pélécypodes, péloïdes, intraclastes pouvant atteindre la base par une surface relativement plane sur plusieurs jusqu'à 5 mm de plus grande dimension, Ostracodes. centimètres passant progressivement vers le haut à une Calcisphères, Bisphaera, lrregularina, grains micritisés surface finement digitée. La roche prend alors l'aspect et oncoïdes. Présence d'Algues (Issinelles, Kamaénidés d'une loférite (Fischer, 1964). Ces structures présentent et nodules de Bevocastria) et de quelques fragments toujours un remplissage géopète par des ciments micro­ micritisés de Stromatoporoïdes et de Tabulés. La bio­ grenus à la base et drusiques au sommet. Des fenestrae turbation est présente. très irréguliers (Grover et Read, 1978) s'observent éga­ lement : ils présentent souvent des formes géométriques Contenu en dolomite inférieur à 5 % et en insolubles bien nettes, souvent carrées et sont cimentées par une compris entre 5 et 10 % (N = 8). calcite fibreuse et drusique. Ces fenestrae pourraient Le bon état de conservation des Gastéropodes, les nom­ correspondre en partie à d'anciennes pseudomorphoses breuses structures géopètes. les différents états de préser­ de cristaux sulfatés. vation de la microflore traduisent un milieu lagunaire calme à circulation restreinte, temporairement plus agité comme Contenu en dolomite (1 % ±2 %, N = 10) et en inso­ en témoignent la proportion parfois plus grande des intra­ lubles (2 % ± 1 Vr, N = 10) très faible. clastes, des grains micritisés ainsi que la présence d'oncoïdes.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 De nombreux fenestrae du même type que ceux observés critisés, Bisphaera, Cribrosphaeroides, Calcisphères, dans les microfaciès MF 6 et MF 9 (voir ci-dessous) sont Ostracodes, Kamaénidés, Codiacées, Issinelles et rares également présents. Amphipora. Présence d'intraclastes sub-millimétriques. Ce microfaciès n'a pas d'équivalent précis dans la séquence idéalisée des microfaciès de Wilson (1975). Notons enfin que c'est dans ces microfaciès " MF 9 " Terme E : Calcaires fortement remaniés, biosparites. que s'observent deux faciès très caractéristiques appa­ calcaires oolithiques et chondrolithiques. raissant sous forme de trois niveaux bien individualisés dans la série étudiée. Il s'agit de deux niveaux à Evlania Bykova, 1952 et d'un niveau contenant quel­ 9) Microfaciès 9 (MF 9). ques fragments de Trypanopora Lejeune-Carpentier et — MF 9a. Pel, 1971. De tels niveaux sont également connus du Givétien inférieur de Vaucelles (Preat et Boulvain, Wackestones à Calcisphères avec accessoirement 1982) et de Resteigne (Preat et al., 1984). quelques Labyrinthoconus clausmuelleri Langer, 1979 (Mamet et al., 1982), Bisphaera, Ostracodes, Kamai- Contenu en dolomite faible (3 % ± 4 %, N = 10) et nidés, Proninelles, Pélécypodes et Gastéropodes. La en insolubles proche de 10 % (8 % ± 3 %. N = 10). bioturbation est occasionnelle. Des structures géopètes en fenestrae sont parfois bien développées et de petits L'ensemble de ces caractères ainsi que la très faible péloïdes leur sont associés. La pyrite est présente. Des diversité de la faune et de la microflore algaire traduit des environnements lagunaires très protégés. Les terriers pré­ spicules d'Epongés s'observent également. sents dans l'ensemble des microfaciès " MF 9 " sont géné­ — MF 9b. ralement abondants et pour la plupart subverticaux et ouverts (sensu Purser, 1980 et Mêlas, 1982). Ils sont de Wackestones à Kamaénidés, Issinelles, Ostracodes plus assez fréquemment dolomitisés. la dolomitisation pro­ (Cryptophyllus, Leperditia), Calcisphères, Bisphaera, gressant à partir de mélanges d'eaux marines et d'eaux Pélécypodes, Labyrinthoconus clausmuelleri Langer. douces dans la nappe phréatique (Folk et Land, 1975 ; 1979 et rares fragments de Mollusques. Les traces de Morrow, 1978). Ces terriers devaient abriter des suspen- bioturbation s'observent fréquemment. Développement sivores (Legall et Larsonneur. 1972 ; Reineck et Singh, 1973; Rhoads, 1975). Il s'agit en définitive d'environne­ occasionnel de fenestrae à remplissage géopète. La ments lagunaires en milieux protégés à très protégés compa­ pyrite qui se présente sous forme framboïdale est plus rables à ceux des " tidal fíats ponds " actuels (Hardie, abondante que dans le microfaciès précédent (MF 9a). 1977). L'agitation et la bathymétrie sont faibles (micro­ perforations profondes et perpendiculaires à la surface des — MF 9c, MF 9d, MF 9e. coquilles, Budd et Perkins. 1980; terriers subverticaux. Wackestones identiques aux " MF 9c, d et e " Rhoads, 1967. 1975), variation de la salinité, de la tempé­ décrits à Vaucelles (op. cit.). Nombreux Leperditia et rature et de l'insolation (Enos, 1983), faune très peu diversifiée (Rhoads. 1975). Pélécypodes (MF 9c), fins débris algaires et fragments d'Ostracodes (MF 9d) et abondantes Issinelles (MF 9e). Dans ces conditions, c'est le taux de sédimentation qui Quelques Calcisphères, Labyrinthoconidae et Bisphaera - constitue un des paramètres les plus importants dans la Cribrosphaeroides Reitlinger in Rauzer-Chernoussova répartition des organismes benthiques (Howard, 1975). et Fursenko (1959) s'observent également. Lorsque le taux de sédimentation est plus faible que celui de la productivité biologique, ce sont surtout les organismes — MF 9f. suspensivores de l'épifaune qui dominent (Furisch, 1978). Wackestones bioturbés à nodules centimétriques de Ils se développent alors à partir de terriers, le plus souvent subverticaux ou à partir de substrats plus durs constitués Codiacées (principalement Bevocastria) en association par des coquilles accumulées sur le fond. Dans ce cas, à des Spongiaires, Calcisphères (principalement Para- il y a formation d'un horizon condensé dont le remanie­ thuramminidés), Kamaénidés, Ostracodes, Issinelles, Pé­ ment éventuel et à petite échelle (c'est-à-dire pratiquement lécypodes, fragments de Brachiopodes et de Gastéro­ sur place) sera à l'origine du mélange des organismes. podes, Bisphaera, Irregularina Bykova in Bykova et Dans le cas contraire (taux de sédimentation plus élevé Polenova (1955) et grains micritisés. Les Codiacées que celui de la productivité carbonatée biologique), ce sont parfois encroûtantes. De nombreux péloïdes d'ori­ sont les organismes benthiques de l'endofaune qui dominent, gine algaire sont présents et sont comparables aux la biocénose qui se développe est alors plus stable que la " pelotons " décrits par Poncet (1976). Des péloïdes précédente et un éventuel remaniement sur place permettra la fossilisation de communautés reliques témoignant de sont également associés aux traces de bioturbation et l'organisation de la biocénose par rapport à la stratification ils présentent alors des formes plus régulières et des (Levington et Bambach. 1975 ; Furish, 1978). Les micro­ dimensions uniformes (" pellets fécaux "). La matrice faciès " MF 9 " sont caractérisés par ces deux types de micritique présente parfois des structures en fenestrae communautés. la première étant cependant mieux repré­ très semblables aux fenestrae de type " I " décrits par sentée que la seconde. Grover et Read (1973). SMF-19 : " laminated to bioturbated pelleted lime mud- — MF 9g. stone-wackestone, resticted marine shelf lagoons, protected environment ". Packstones à péloïdes (50-100 ^m), fragments de Mollusques (Gastéropodes et Pélécypodes), grains mi­ Terme E : Calcaires à birdseyes.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 10) Microfaciès 10 (MF 10). (le plus souvent de 8 à 10 cm de côté) dont certains frag­ ments ou copeaux sont entraînés par le mouvement des Packstones à Issinelles et péloïdes (50-100 ^m), courants de marée et se mélangent à d'autres sédiments occasionnellement quelques Ostracodes, Kamaénidés, (" MF-11 "). Ces polygones sont souvent modifiés par des Bisphaera, Parathuramminidés, nodules centimétriques traces d'Annélides ou de Gastéropodes laissées à la surface du sédiment (Kues et Sierers. 1977). La salinité, la de Codiacées (Ortonella), grains micritisés et Serpulidés. granulométrie du sédiment, l'épaisseur de ses laminae et Présence exceptionnelle de Crinoïdes. son temps d'exposition en milieu aérien constituent égale­ ment des paramètres importants contrôlant la formation Contenu en dolomite et en insolubles voisin de 5 % des polygones de dessiccation (Baria. 1977). (N = 6, 5 % ± 3 %, f>c/c±l %). SMF-19 : " laminated to bioturbated pelleted lime mud- Milieu intertidal très peu profond : accumulation dans stones-wakestones ". les fonds de chenaux de marée (Reineck et Singh, 1973) ou en lentilles formées par les courants littoraux remaniant Terme F : Calcaires à birdseyes. des bafflestones à Issinelles. Ce microfaciès n'a pas d'équivalent précis dans la séquence idéalisée des microfaciès de Wilson (1975). Il pourrait cependant se rapprocher du SMF-16 ou " pelsparite III. — DESCRIPTION DE LA COUPE or peloidal grainstone ". Sur près de quatre-vingt-sept mètres, la coupe Terme E : Calcaires fortement remaniés, biosparites. d'OIloy-sur-Viroin (fig. 2a, 2b et 3) constitue une suite continue de sédiments qui permet de suivre l'évolution des paléoenvironnements au cours du temps. 11) Microfaciès 11 (MF 11). La description pétrographique (fig. 2a et 2b) et Wackestones ou packstones (parfois grainstones) à l'évolution séquentielle (fig. 3) sont présentées en un abondants lithoclastes, à faunes et flores lagunaires certain nombre d'ensembles qui apparaissent immédia­ comparables à celles des " MF 9 et MF 10 ". Les tement lors du lever de terrain. La coupe débute aux lithoclastes représentent des copeaux de dessiccation premiers bancs décimétriques qui constituent le flanc formés pendant des phases d'émersion. Ils sont entraînés sud de la carrière. Les épaisseurs ont été mesurées à à la suite d'inondations périodiques dans des chenaux partir du premier de ces bancs (il s'agit d'un banc d'écoulement à sables bioclastiques (" MF 10 ") aux­ de 14 cm d'épaisseur) à la base duquel nous avons quels ils se mélangent, à moins qu'ils ne se déposent arbitrairement attribué la cote zéro. plus loin dans des mares intertidales. De 0 à 5,4 m : calcaire grossier gris-bleu foncé. SMF-24 : " intraformational limestone pebble conglo­ L'absence de joints rend la division en bancs impossi­ merate ". ble, la stratification est cependant soulignée par d'abon­ Ce microfaciès n'a pas d'équivalent précis dans la série dantes passées plus argileuses (" diastèmes ") qui virtuelle locale établie à Givet par Errera et al. (1972). zèbrent la roche de traînées brunâtres. II s'agit de packstones crinoïdiques à Stromatopo- 12) Microfacics 12 (MF 12). roïdes lamellaires et à Issinelles (" MF 3 "). Les macro­ fossiles sont le plus souvent de taille millimétrique et Packstones laminaires à péloïdes (100 ^m) et fins dispersés dans la roche. débris algaires (20 ^m). La lamination, presque plane et De 5,4 à 16,5 m : calcaire très grossier, bleu clair et bien visible macroscopiquement, est formée par l'alter­ beige clair à mouchetures blanches et orangées. Ici nance sub-millimétrique de niveaux plus grossiers par­ encore, si l'on fait abstraction d'un joint très ténu à fois granoclassés et de niveaux fins de micrite pure. 6,1 m, il s'agit d'un seul et même gros banc indivisible La bioturbation y est occasionnelle, les fentes et poly­ en bancs plus minces faute de joints. L'observation de gones de dessiccation sont courants. l'abondance et de la répartition des macrofossiles permet Contenu en dolomite très faible (2 % ± 2 %, N = 5) cependant la division de cet ensemble en deux parties et contenu en insolubles souvent supérieur à 10 % distinctes : (11 % ± 6 %, N = 5). — de 5,4 à 12.0 m : " biostrome " proprement dit ou Milieu supratidal restreint. Il s'agit de dépôts d'exten­ boundstones (" MF 4 ") à nombreux Stromatoporoïdes glo­ sion horizontale moyenne (corrélations lithostratigraphi- bulaires et digités de taille moyenne décimétrique, Tabulés ques possibles à l'échelle de la soixantaine de kilomètres, (dont Trachypora circulipora Kayser, 1879) et Rugueux, Mamet, 1964 ; Hardie, 1977 ; Preat, 1984) formés lors gros Gastéropodes et Stringocéphales. D'anciens blocs d'inondations sporadiques d'une vaste plaine littorale (Preat taillés dans ce niveau sont actuellement visibles à l'entrée et al., 1985). La lamination est surtout préservée dans les de la carrière. Leurs faces sciées permettent l'observation milieux supratidaux pratiquement dépourvus d'animaux de nombreuses relations d'encroûtements entre les Alvéo­ fouisseurs. L'êvaporation de l'eau interstitielle conduit à lites et les Stromatoporoïdes d'une part, entre ces derniers la formation de fentes et de polygones de dessiccation et les Rugueux d'autre part. L'ensemble des encroûtements

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 témoigne d'une polarité constante parallèle à la stratifi­ Signalons également à 40,4 m la présence d'un niveau cation, cette dernière étant matérialisée dans les nombreuses à Evlania et à 52,6 m celle d'un niveau à fragments de structures géopètes visibles dans les Gastéropodes associés Trypanopora. à ce niveau. Les organismes ne montrent pas de trace d'un transport important et constituent des accumulations De 57,6 à 86,4 m : calcaire grossier bleu grisâtre épaisses de 15 à 40 cm séparées par des passées moins devenant noduleux au sommet. Le milieu supratidal se riches de 15 à 40 cm de puissance. L'examen de ces blocs maintient pendant quelques mètres et une importante révèle également l'importance des phénomènes de stylo- ouverture du milieu met, cette fois-ci définitivement, lilisation dont l'amplitude des oscillations varie de 1 à 5 cm fin à la sédimentation de type restreint qui avait dominé traduisant ainsi le caractère très carbonate de ce faciès jusqu'alors (milieux lagunaires très protégés). Cette (Sellier. 1979 ; Wanless, 1979) ; ouverture marine est soulignée à 66,6 m par la pré­ — de 12,0 à 16,5 m : alternance de calcaire fin sans sence d'un biostrome à nombreux Trachypora, Stroma­ macrofossiles, bleu clair à mouchetures blanches et de toporoïdes globulaires et Rugueux brisés. La stratifi­ calcaire plus grossier à Stromatoporoïdes branchus et à cation et les joints deviennent ensuite progressivement Tabulés. II s'agit de floatstones et de wackestones (" MF 6 ") ondulants, l'épaisseur des joints augmente également à fenestrae présentant vers le sommet de nombreux phéno­ mènes de cimentation précoce. et de nombreux nodules calcaires le plus souvent de taille centimétrique y sont mêlés et deviennent abon­ De 16,5 à 57,6 m: calcaire bleu clair à bleu très dants dans les schistes qui terminent la coupe. foncé pauvre en macrofossiles et renfermant souvent Il s'agit de wackestones et de packstones bioturbés de nombreuses mouchetures blanches. La matrice micri­ à macrofaune et microflore abondantes : Brachiopodes, tique est très fine dans les calcaires les plus sombres Gastéropodes, Crinoïdes, Bryozoaires, Trilobites, Paléo- et assez grossière dans les calcaires les plus clairs. La béreselles et Codiacées (" MF 1 et MF 2 "). Le milieu stratification est très bien marquée par de nombreux est franchement marin et situé presque en permanence joints calcschisteux centimétriques, l'épaisseur des bancs sous la zone d'action des vagues. varie de quelques centimètres à quelques décimètres. Certains bancs renferment de nombreux petits Gastéro­ podes (1 cm), mais jamais en quantité suffisante que pour former de véritables lumachelles. On observe IV. — REPRESENTATION QUANTITATIVE fréquemment des terriers d'organismes fouisseurs. DES MICROFACIES

L'analyse pétrographique permet de subdiviser cet L'épaisseur cumulée de chaque microfaciès est ensemble relativement monotone en plusieurs parties : exprimée en pourcentage de l'épaisseur totale de la — de 16.5 à 37,4 m: on passe de façon répétée d'un série étudiée. Le tableau I laisse apparaître la nette milieu lagunaire subtidal dominé par les Parathuramminidés prédominance des faciès lagunaires sur les milieux réci­ (wackestones algaires " MF 9a ") à un milieu occasionnel­ faux ou péri-récifaux. Une comparaison de ces valeurs lement en contact avec la mer ouverte (" MF 6"). Les avec celles établies pour la Formation de Trois-Fon- traces de bioturbation sont particulièrement abondantes. taines à Vaucelles (tableau I in Preat et Boulvain, Les fenestrae, également abondants, se présentent le plus 1982), localité située à 10 km à l'est, montre la même souvent perpendiculairement à la stratification et atteignent tendance générale. La sédimentation s'effectue donc jusqu'à 5 cm de hauteur et 1 cm de largeur. Ils sont bifur­ suivant les mêmes mécanismes généraux dans l'ensem­ ques et remplis de pyrite ; ble de cette aire paléogéographique. Un examen plus — de 37,4 à 57,6 m : on passe de façon progressive des détaillé des valeurs qui figurent dans ces tableaux nous milieux précédents (" MF 6 et MF 9 ") au milieu supra- amène cependant à nuancer cette première conclusion. tidal caractérisé par des laminites (" MF 12 "). On note On note en effet des variations relatives non négligea­ cependant à trois reprises une ouverture du milieu qui se bles dans chaque domaine de sédimentation. A Olloy- traduit à chaque fois par le développement de faunes sur-Viroin, les milieux lagunaires protégés (" MF 9 ") spécifiques sous forme de trois petits niveaux récifaux : le sont moins abondants qu'à Vaucelles alors que c'est premier (à 45,1 m) à Trachypora clubatolovi Tong-Dzui, ¡967, relativement bien conservés, marque une très légère la relation inverse qui s'observe dans le cas des milieux ouverture du milieu, milieu qui se situe toujours aux limi­ d'arrière-récifs (" MF 6 "). En ce qui concerne les tes des domaines subtidaux protégés et intertidaux proches autres microfaciès, on peut également noter, à Olloy- de l'émersion (floatstones et wackestones à nombreuses fentes sur-Viroin, l'importance des faciès de mer ouverte de dessiccation, " MF 8 et MF 9a ") ; le second, qui cor­ (" MF 1, MF 2 et MF 3"), et à Vaucelles, celle des respond à un niveau plus remanié, est constitué de frag­ milieux agités (" MF 7, MF 8 et MF 10 "), ce qui per­ ments de Trachypora dubatolovi, de Stromatoporoïdes, de met de reconnaître une aire de sédimentation surimpo­ Rugueux et de Tabulés (dont Alvéolites) brisés (" MF 6 ") sée à un haut-fond à Vaucelles (Preat et Boulvain, et de packstones à Issinelles et à péloïdes (" MF 10 ") ; et 1982) s'opposant à un domaine plus marin situé à enfin, le troisième niveau est constitué de packstones bio- turbés à Stromatoporoïdes et Fragments de Gastéropodes l'emplacement d'Olloy-sur-Viroin. (" MF 8 "), de Stringocéphales, de Tabulés auxquels sont associés des débris de Trachypora. De nombreux intraclastes Nous voyons donc que si les mécanismes de la ainsi que divers galets mous algaires (nodules à Bevo- sédimentation carbonatée restent bien les mêmes, ils castria) sont également présents. s'appliquent cependant à des aires paléogéographiques

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 différentes, Ce qui se traduit par des répartitions ou des subsidence présente à ce stade de l'étude deux aspects distributions spécifiques des sédiments au sein de indissociables : elle est à la fois continue et différen­ chacune de ces aires. tielle à l'échelle des coupes analysées. L'analyse de plus de vingt coupes,, principalement localisées au bord Le tableau I nous donne également les épaisseurs sud du Bassin de Dinant, permet de préciser ces points moyennes des douze microfaciès, notion définie à Vau- et de chiffrer d'une manière absolue les valeurs de la cel'les (op. cit.). La comparaison des épaisseurs moyen­ subsidence au Givétien (Preat, 1984). nes entre les deux coupes va nous permettre d'aller plus loin dans l'organisation interne des domaines sédi- Le tableau I permet également, sur base des valeurs mentaires considérés ci-dessus. La comparaison de ces des épaisseurs moyennes, de séparer les microfaciès valeurs nous montre en premier lieu que les différences reconnus à Olloy-sur-Viroin en deux groupes princi­ quantitatives liées à la représentativité des différents paux. Un premier groupe rassemble les sédiments de microfaciès dans les coupes sont entièrement discrimi­ mer ouverte dont les épaisseurs moyennes sont géné­ nées par le calcul de ces épaisseurs. Ces dernières ne ralement supérieures à 5 m, le second groupe concerne dépendent donc plus des conditions d'affleurement. les sédiments des milieux semi-restreints à restreints L'analyse détaillée de ces valeurs nous montre qu'elles qui présentent des épaisseurs moyennes inférieures au sont de plus entre elles dans un rapport quasi constant mètre. Ces valeurs distinctes traduisent à la fois l'oppo­ voisin de " 2 " (excepté pour les microfaciès " MF 6 "), sition et le passage d'un domaine sédimentologique valeur qui est également celle du rapport des épais­ très peu structuré et homogène (" milieu ouvert ") à seurs des deux coupes et qui montre qu'en moyenne un domaine de sédimentation bien défini et bien lorsque " x " mètres de sédiments carbonates se sont structuré (" milieu tidal "). déposés à Vaucelles, il s'en est déposé " 2x " mètres à Olloy-sur-Viroin.

Cette relation est fondamentale car elle nous montre V. — MINERALOGIE QUANTITATIVE l'importance des phénomènes de subsidence qui contrô­ lent l'essentiel de la sédimentation carbonatée. Cette La fig. 4 présente les résultats des analyses mano- calcimétriques effectuées sur 86 échantillons représen­ tatifs de l'ensemble des microfaciès (excepté le micro­ faciès "MF 11" peu représenté dans la série). Les teneurs moyennes en dolomite et en insolubles sont MICROFACIÈS ÉPAISSEURS CUMULÉES ÉPAISSEURS MOYENNES (en % de l'épaisseur totale) l en mètres ) exprimées par rapport à la séquence standard. VAUCELLES OLLOY VAUCELLES OLLOY Comme à Vaucelles (fig. 4 in Preat et Boulvain, 1982), les deux termes extrêmes de la séquence stan­ MF 1 _ 5 2 _ 1.3 dard (" MF 1 et MF 12") présentent les plus fortes MF 2 12 16 4 - 34 teneurs en insolubles, contrairement aux boundstones

MF 3 _ 8 2 - 64 MF 4 45 70 - 54

MF S 7 1 5 0 6 1.0

MF 6 85 17.4 0 3 1.4

MF 7 10 3 2 0.3 07

MF 8 9 25 0 2 04

MF 9 37 5 29.6 0.7 1.1

MF 10 11 55 0.4 06

MF 11 1.1 1.0 0.2 04

MF 12 1 2 2.5 04 09

L__L I 1_ 1 L I I 1 1 L J_l MM MF2 MF3 MF4 MFS MF6 MF7 MF8 MF9 MF10 MF12

Tableau I. —• Epaisseurs cumulées et épaisseurs moyennes des microfaciès de la coupe principale VI de Vaucelles Fig. 4. — Moyenne des teneurs en insolubles et en dolo­ (in Preat et Boulvain, 1982) et de la coupe d'Olloy. mite des différents microfâciès composant la séquence standard dé la série d'Olloy. Table I. — Cumulative and mean thickness of microfaciex from VI section at Vaucelles (in Preat et Boulvain, 1982) Fig. 4. — Mean dolomite and insoluble contents of micro­ and Olloy. faciès from standard séquence of Olloy.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 " MF 4 " et aux grainstones " MF 7 ". La turbulence Ces phases se répartissent comme suit : du milieu de sédimentation influence la teneur en inso­ — phase 2 : de 0 à 5,4 m. Plate-forme marine à lubles des calcaires. sédimentation de plus en plus carbonatée, de faible Le comportement de la dolomite paraît lié dans la profondeur et dans la zone euphotique ; plupart des cas à la teneur des insolubles (phénomènes — phase 3: de 5,4 à 16,5 m. Milieu récifal. de pression-dissolution, Wanless, 1979) sauf pour les microfaciès " MF 1, MF 9 et MF 12 " dont la matrice La succession de ces deux phases définit un com­ micritique peu recristallisée a probablement inhibé les plexe récifal (C.R. 1, fig. 3) au sens large (Preat et al.. phénomènes de pression-dissolution. Ces observations 1984) constitué ici d'une sole à Crinoïdes et à Paléo- confirment deux caractéristiques importantes déjà mises béréselles (Issinelles principalement), d'un niveau réci­ en évidence dans l'étude du Givétien inférieur de fal à constructeurs (ou " biostrome " proprement dit) Vaucelles (Preat et Boulvain, op. cit.) : la teneur en passant en son sommet à un milieu protégé. Une telle insolubles est bien fonction de la turbulence du milieu succession a déjà été mise en évidence dans le Givétien de sédimentation et la présence de dolomite est prin­ inférieur de Resteigne (Preat et al., op. cit.) et de cipalement liée aux phénomènes de pression-dissolution. Wellin (Preat et Tourneur, 1984).

— phase 4: de 16,5 à 37,4 m. Plate-forme stable, VI. — ANALYSE SEQUOSTRATIGRAPHIQUE lagon ou complexe lagunaire (CL. 1, fig. 3) à Calci­ sphères dominantes ; La séquence standard des microfaciès établie dans — phase 5 : de 37,4 à 57,6 m. Plate-forme tempo­ ce travail permet de tracer la courbe lithologique de la rairement moins stable, lagon et laminites supratidales coupe et d'y définir des phases (fig. 3). Celles-ci peuvent (CL. 2) à Calcisphères, Kamaénidés et Issinelles. Pré­ être assez facilement corrélées avec leurs homologues sence de trois niveaux ou " complexes récifaux " à Givet (Errera et al., 1972) et à Vaucelles (Preat et (C.R. 2) à Trachypora et à Stromatopores traduisant Boulvain, 1982). de petites ouvertures au large ;

(NE) (SW) CIVET VAUCELLES OLLOY/S/V > PHASfyJ

>- o <.5,6 9.6 min 16.0 mm Z3 > < >

10,7 13.0 10

< ï. 0m h- •z 28.0 18.0 17.0 F3! 23.0 MB 22 I* 0km 3

6.8 2.2 min 9.2 EPAISSEUR ( en m ) DES DIFFÉRENTES PHASES

< RECONNUES LE LONG DE L'AXE s: ce 5.6 6.4 GIVET-VAUCELlES-OLLOY/S/V ET o

CORRÉLATIONS A PARTIR DES

5.1 4 ième.5ième ET 6 ième PHASES

Tableau II. — Epaisseur des phases le long de l'axe Givet - Vaucelles - Olloy-sur-Viroin et corrélations séquostrati- graphiques à partir des phases complètes (4e, 5° et 6" phases). Table H. — Thickness of phases along Givet - Vaucelles - Olloy-sur-Viroin axis and sequostratigraphical correlations based on 4th, 5th and 6th phases.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 — phases 6 et 7 : de 57,6 à 87,0 m. Plate-forme tout comme ailleurs dans l'ensemble du Givétien (Ma- instable, lagon algaire (CL. 3) et biostrome (C.R. 3). met et Preat, 1986), sous le contrôle des Algues (Poro- stromates, Paléobéreselles et Codiacées). La succession des phases 2, 3 et 4 (pro parte) met en évidence une mégaséquence d'accrétion littorale Un examen comparatif détaillé des deux coupes (Asquith, 1979 ; Preat et al., 1984 et " S1+ " in Preat, montre que celle d'Olloy-sur-Viroin présente un carac­ 1984) traduisant le remblaiement d'un domaine sédi- tère plus marin que celle de Vaucelles, située 10 km mentaire en progradation. Les phases 4 (pro parte) et 5 seulement à l'est et se localise sur la bordure occiden­ constituent une séquence relativement monotone (sé­ tale de la zone de haut-fond récemment mise en évi­ quence " PS 1 " et " PS 2 " in Preat, 1984) montrant de dence à Vaucelles (Preat et Boulvain, op. cit.}. L'ana­ la base au sommet un amortissement progressif des lyse des épaisseurs moyennes des microfaciès apporte oscillations du couple sédimentation-subsidence. Cette des informations précieuses sur les taux de sédimenta­ évolution traduit en définitive la fermeture progressive tion des deux coupes considérées. Ce taux est en de la plate-forme et l'installation des milieux de plus moyenne deux fois plus élevé à Olloy-sur-Viroin qu'à en plus restreints et de moins en moins profonds. La Vaucelles et est à mettre en relation avec les valeurs succession des deux dernières phases (6 et 7) définit absolues du couple sédimentation-subsidence dans cha­ ensuite une mcgaséquence négative (" Si — ", id.) cor­ que aire paléogéographique. respondant à une évolution nettement transgressive C" PS3 ", id.) de la sédimentation, évolution qui met De plus, l'ordre de grandeur de ces épaisseurs fin aux milieux protégés précédents. traduit l'opposition entre domaines sédimentologiques non structurés (" faciès de mer ouverte ") et bien définis Cet ensemble de séquences s'inscrit dans le cadre ou bien structurés (" milieux tidaux "). d'une grande biséquence positive-négative caractéris­ tique de la Formation de Trois-Fontaines (Errera et al., La courbe lithologique définie à partir de la séquen­ 1972). On constate également (tabl. II) une variation ce standard correspond à une grande biséquence posi­ régulière de l'épaisseur de la formation de Trois- tive - négative et permet de rattacher la série étudiée Fontaines le long de l'axe Givet-Vaucelles. Ces obser­ à la Formation de Trois-Fontaines telle qu'elle a été vations suggèrent qu'Olloy-sur-Viroin est situé à la définie à Givet par Errera et al. en 1972. bordure occidentale du haut-fond mis en évidence à Vaucelles (Preat et Boulvain, 1982). Une mégaséquence d'accrétion littorale caractérise de ce fait la base de cette formation et correspond aux couches de passage du Couvinien au Givétien. Celles-ci CONCLUSIONS enregistrent ainsi des évolutions diachroniques des mi­ lieux de sédimentation qui rendent difficile l'établisse­ L'étude sédimentologique menée à Olloy-sur-Viroin ment d'une limite chronostratigraphique précise entre permet de définir une séquence standard composée de ces deux étages. douze microfaciès carbonates très semblables à ceux déjà mis en évidence à Vaucelles (Preat et Boulvain, Une mégaséquence transgressive correspond au 1982). Seule la répartition de ces microfaciès est diffé­ sommet de la Formation de Trois-Fontaines à Olloy- rente au sein de chacune de ces aires et traduit ainsi sur-Viroin et traduit probablement une transgression des spécificités paléogéographiques. Dans l'ensemble, de faible ampleur sur l'étendue très plate résultant de il s'agit de dépôts de plate-forme peu profonde s'éta- la phase négative précédente. Différents types de bio­ geant des milieux lagunaires aux zones supratidales constructions ou de " biostromes " sont attachés à ces restreintes. évolutions de la sédimentation. Leur étude revêt ainsi une signification très importante (Preat et al., 1984). Comme à Vaucelles, ce sont les faciès lagunaires (milieux semi-restreints à restreints) qui dominent nette­ ment (environ 30 %). Ces dépôts qui s'apparentent aux Remerciements. — Les auteurs tiennent à remercier environnements lagunaires des milieux protégés (Wilson. MM. B. Mamet et A. Herbosch. qui ont suivi l'élaboration 1975) sont assez comparables aux " tidal flats ponds " de ce travail et ont bien voulu relire le manuscrit ; Mmc actuels décrits par Hardie (1977). La productivité car- M. Coen-Aubert, MM. M. Coen et F. Tourneur, pour la bonatée est entièrement d'ordre biologique et est, ici, détermination des Coraux et des Stromatopores.

* * *

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 — 264 —

BIBLIOGRAPHIE

1) ASQUITH G.B. (1979). — Subsurface carbonate Oppo­ 18) GROVER G. (Jr) et READ J.F. (1978). — Fenestral sitional models: A Concise Review. 121 p.. Tulsa : and associated vadose diagenetic fabrics of tidal flats Petr. Pub. Comp. carbonates, Middle Ordovician, New Market Limestone, 2) BACELLE L. et BOSELLINI A. (1965). — Diagrammi southwestern Virginia. J. Sed. Petrol., 48, p. 453-474. per la stima visiva della composizione percentuale nelle Tulsa. rocce sedimentarie. Ann, univ. Ferrara, N.S., Sez. IX. 19) HARDIE L.A. (ed.) (1977). — Sedimentation of the Sci. Geol. Paleont.. 1, (3), p. 59-62. Ferrara. Modern Carbonate Tidal Flats of Northwest Andros. 3) BARIA R.L. (1977). — Dessication features and the Bahamas. John Hopkins Univ. Stud. Geol.. 22, 202 p.. reconstruction of paleosalinities. J. Sed. Petrol., 47, Baltimore. (2), p. 908-914. Tulsa. 20) HECKEL P.H. (1983). — Carbonate buildup in the 4) BATHURST R.C.G. (1966). — Boring algae micrite geologic record : a review. Soc. Econ. Paleont. Min., envelopes and lithification of molluscan biosparites. spec, publ., 18, p. 90-154. Tulsa. Geol. J., 5. (1), p. 15-32, Liverpool. 21) HOWARD J.D. (1975). — The sedimentological signi­ 5) BUDD D.A. et PERKINS R.D. (1980). — Bathymétrie ficance of trace fossils. In Frey R.W. (ed.), The Study zonation and paleoecological significance of micro- of Trace Fossils. A Synthesis of Principles, Problems borings in Puerto Rican Shelf and Slope Sediments. and Procedures in Ichnology, p. 131-146, Springer- /. Sed. Petrol., 50. (3), p. 881-903, Tulsa. Verlag, Berlin. Heidelberg. New York. 6) BYKOVA E.V. et POLENOVA E.I. (1955). — Fora- 22) ILLING L.V. (1954). — Bahaman calcareous sands. minifères et Radiolaires du Dévonien de la région Am. Ass. Petrol. Geol. Bull., 38, p. 1-95. Tulsa. Lolga-Oural et du champ dévonien central. Significa­ tion stratigraphique. Vse. Nejt. Nauch-Issed Geol. 23) KUES B.S. et SIERERS C.T. (1977). — Control of Rasz. Vinigri, Trudy, 87, p. 1-141 (en russe). mudcrack patterns by the infaunal Bivalve Pseudo- cyrena. J. Sed. Petrol., 47. (2), p. 528-844, Tulsa. 7) D'OMALIUS D'HALLOY J.J. (1828). — Mémoires pour servir à la description géologique des Pays-Bas. 24) LEES A. et HENNEBERT M. (1982). — Carbonate de la France et de quelques contrées voisines (Namur). rocks of Knap Farm Borehole at Cannington Park. 8) DUNHAM R.J. (1962). — Classification of carbonate Somerset. Rept. Inst. Geol. Sciences, U.K., n° 85. (5). rocks according to depositional texture. In Ham. W.E. p. 18-36. (éd.), Classification of carbonate rocks. Am. Ass. 25) LEGALL J. et LARSONNEUR CI. (1972). — Séquen Petrol. Geol., Mem. 1, p. 108-121, Tulsa. ces et environnements sédimentaires dans la baie du 9) DUNHAM R.J. (1971). — Meniscus cement. In Bricker Veys (Manche). Rev. Géogr. Phys. Dyn., XIV, p. 189- O.P.(ed.), Carbonate Cements, p. 297-302, Baltimore- 204. London : Harper. 26) LEVINGTON J.S. et BAMBACH R.K. (1975). — 10) EMBRY A.F. et KLOVAN J.E. (1971). — A late A comparative study of Silurian and Recent deposit- Devonian reef tract on the northeastern Banks Island, feeding bivalve communities. Paleobiology, 1, p. 97-124. Northwest Territories. Can. Petrol. Geol. Bull., 19, 27) LOGAN B.W.. READ J.F., HAGAN G.M., HOFF­ p. 730-781, Calgary. MAN P.. BROWN R.G.. WOODS P.J. et GEBELEIN 11) ENOS P. (1983). — Shelf. In Scolle P.A.. Bebout D.G., CD. (1974). — Evolution and diagenesis of Quater­ Moore CH. (Eds). Carbonate Depositional environ­ nary Carbonate Sequences, Shark Bay, Western Aus­ ments. Am. Ass. Petrol. Geol., Mem. 33, p. 267-296. tralia. Am. Ass. Petrol. Geol., Mem. 22, 375 p., Tulsa. Tulsa. 28) LONGMAN M.W. (1982). — Depositional Environ­ 12) ERRERA M. (1976). — La séquostratigraphie : déve­ ments. In Sprinkle J. (ed.), Ecinodermal Faunas from loppement théorique et application au Givétien franco- the Bromide Formation (Middle Ordovician) of Okla­ belge. Thèse de doctorat ès sciences, Univ. Libre de homa. The Univ. of Kansas. Paleont. Contr. Monogr.. Bruxelles, 2 tomes, 401 p., Bruxelles. 1, 369 p. 13) ERRERA M., MAMET B. et SARTENAER P. (1972). 29) LOREAU J.P. (1982). — Sediments aragonitiques el — Le Calcaire de Givet et le Givétien à Givet. Bull. leur genèse. Mém. Muséum Nat. Hist. Naturelle, Inst. r. Sci. nat. Belg., 48. (1), p. 1-59, Bruxelles. série C. 47, 312 p., Paris. 14) FISCHER A.G. (1964), — The Lofer cyclotem of the Alpine Triassic. In Merriam D.F. (éd.), Symposium on 30) MAMET B. (1964). — Sédimentologie des faciès cyclic sedimentation. State Geol. Survey Kansas Bull.. " marbres noirs " du Paléozoïque franco-belge. Inst. r. 169, (1), p. 107-149. Sei. Nat. Belg., mém. 151. 131 p., Bruxelles. 15) FLUGEL E. (1982). — Microfacies Analysis of Lime­ 31) MAMET B. (1972). — Quelques aspects de l'analyse stones. 633 p., Springer-Verlag, Heidelberg, New York. séquentielle. Mém. B.R.G.M., 77, p. 663-677, Orléans. 16) FOLK R.L. et LAND L.L. (1975). — Mg-Ca ratio 32) MAMET B. (1976). — An atlas of microfacies in and salinity : Two controls over crystallization of Carboniferous carbonates of the Canadian Cordillera. dolomite. Am. Ass. Petrol. Geol. Bull., 59, p. 60-68. Geol. Surv. Can. Bull., 255. 131 p., Ottawa. Tulsa. 33) MAMET B. et PREAT A. (1982). — Givetianella 17) FURISCH F.T. (1978). — The influence of faunal tsienii, une Dasycladacée nouvelle du Givétien de la condensation and mixing on the preservation of fossil Belgique. Bull, Soc. belge Géol, 91. p. 209-216. benthic communities. Lethaia, 11, p. 243-250, Oslo. Bruxelles.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 34) MAMET B. et PREAT A. (1983). — Resteignella 49) PREAT A.. COEN-AUBERT M., MAMET B. et resteignensis, une Pylloïde nouvelle du Givétien de la TOURNEUR F. (1984). — Sédimentologie et paléo­ Belgique. Bull. Soc. belge Géol., 92, p. 293-300. écologie de trois niveaux récifaux du Givétien infé­ Bruxelles. rieur de Resteigne (bord sud du Bassin de Dinant). Bull. Soc. belge Géol., 93, (1-2), p. 227-240, Bruxelles. 35) MAMET B. et PREAT A .(1985a). — Sur quelques Algues vertes nouvelles du Givétien de la Belgique. 50) PURSER B.H. (1973). — Sedimentation around bathy­ Rev. de Micropal., 28, (1), p. 67-74, Paros. métrie highs in the Southern Persian Gulf. In Purser B.H. (ed.), The Persian Gulf, p. 157-178, Springer- 36) MAMET B. et PREAT A. (1985b). — Sur la présence Verlag, Berlin, Heidelberg. de Palaeomiciocodium (Algue ?, Incertae sedis ?) dans 51) PURSER B.H. (1980). — Sédimentation et diagenèse le Givétien inftrieur de Belgique. Geobios, 18, (3), des carbonates néritiques récents. T. 1, 366 p., Paris, p. 389-392, Lyon. Soc. Editions Technip. 37) MAMET B. et PREAT A. (1986). — Algues givétien- 32) PURSER B.H. (1983). — Sédimentation et diagenèse nes du bord sud du Bassin de Dinant et des régions des carbonates néritiques récents. T. 2, 389 p., Paris, limitrophes. Ann. Soc. géol. Belg. (sous presse). Soc. Editions Technip. 38) MAMET B., PREAT A. et BOULVAIN F. (1982). — 33) RAUZER-CHERNOUSSOVA D.M. et FURSENKO Sur la structure des Labyrinthoconidae (Aegues problé­ A.V. (1959). — Principes de Paléontologie. Part. 1., matiques, Givétien). Ann. Soc. géol. Belg., 105, p. 283- Protozoa (en russe). Akad. Nauk. S.S.S.R., p. 1-368, 287, Liège. Moscou. 54) READ J.F. (1982). — Geometry Facies, and Deve­ 39) MELAS P. (1982). — Etude sedimentologique, paléo­ lopment of Middle Ordovician Carbonate Builups, géographique et géochimique du Lias carbonate du Virginia Appalachians. Am. Ass. Petrol. Geol. Bull., Nord-Lodevois. Application à la reconnaissance et à 66, p. 189-209, Tulsa. l'interprétation d'amas métallifères. Mém. du Centre Et. Recti. Géol. et Hydrol., Univ. Sci. Techn. du 55) REINECK H.E. et SINGH I.B. (1973). — Depositional Languedoc (Montpellier II), 2 tomes, XIX, 419 p., sedimentary environments. 439 p., Springer-Verlag, Montpellier. Berlin, Heidelberg, New York. 56) RHOADS D.C. (1967). — Biogenic reworking of inter- 40) METZ R. (1980). — Control of mud-crack pattern by tidal and subtidal sediments in Buzzards Bay, Massa­ beetle larvae traces. /. Sed. Petrol., 60, (3), p. 841- chusetts. J. Geol., 75. p. 461-476, Chicago. 842, Tulsa. 57) RHOADS D.C. (1975). — The paleoecological and 41.1 MORROW D.W. (1978). — Dolomitization of lower environmental significance of trace fossils. In Frey Paleozoic burrow-fillings. J. Sed. Petrol., 48, p. 295- R.W. (ed.), The Study of Trace Fossils. A Synthesis 306, Tulsa. of Principles, Problems and Procedures in Ichnology. p. 147-160, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New 42) PERYT T.P. (ed.) (1983). — Coated Grains. 655 p. York. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, To­ ronto. 58) RIDING R. (1983). — Cyanoliths (Cyanoids) : Oncoids Formed by Calcified Cyanophytes. In Peryt T.P. (ed.). 43) PETRYK A.A. et MAMET B. (1972). — Lower Car­ Coated Grains, p. 276-283, Springer-Verlag, Berlin, boniferous Algal Microflora, Southwestern Alberta. Heidelberg, New York, Tokyo. Can. J. Earth Sci., 9, p. 767-802. 59) SCHAFER K. (1969). — Vergleich-Schaubilder zur 44) PONCET J. (1976). — Faciès carbonates d'arrière- Bestimmung des Allochemgehalts bioklasticher Karbo­ récif dans l'Eodévonien du Nord-Est du Massif Armo­ natgesteine. N. Jb. Geol. Paläont. Mh., 1969, (3), ricain (Cotentin). Bull. B.R.G.M., sér. 2, (1), p. 49-68, p. 173-184, Stuttgart. Orléans. 60) SCHOLLE P.A., BEBOUT D.G. et MOORE CH. (1983). — Carbonate Depositional Environments. Am. 45) PREAT A. (1984). — Etude lithostratigraphique et Ass. Petrol. Geol., Mem. n° 33, 708 p., Tulsa. sedimentologique du Givétien belge (Bassin de Dinant). Thèse de doctorat ès Sciences, Univ. Libre de Bruxelles, 61) SELLIER E. (1979). — Contribution à l'étude pétro- 2 tomes, 466 p., Bruxelles. logique expérimentale de la genèse des stylolithes dans les formations calcaires du Bassin d'Aquitaine. Thèse 46) PREAT A. et BOULVAIN F. (1982). — Etude sedi­ de doctorat ès Sciences, Univ. de Bordeaux III, 300 p., mentologique des calcaires givétiens à Vaucelles (bord Bordeaux. sud du Bassin de Dinant). Ann. Soc. géol. Belgique, 62) TEBBUTT G.E., CONLEY CD. et BOYD D.W. 105, p. 273 282, Liège. (1965). — Lithogenesis of a carbonate rock fabric. 47) PREAT A. et TOURNEUR F. (1984). — Dynamique Contrib. Geol., 4, p. 1-13, Laramie. sédimentaire de deux complexes récifaux du Givétien 63) TSIEN H.H. (1980). — Les régimes récifaux dévoniens inférieur du bord sud du Bassin de Dinant (Belgique). en Ardenne. Bull. Soc. belge Géol., 89, (2), p. 71-102, 5° Congrès Européen de Sédimentologie, 9-11 avril Bruxelles. 1984 (Abstract), Marseille. 64) WANLESS H.R. (1979). — Limestone response to 48) PREAT A.. BOULVAIN F. et HERBOSCH A. (1985). stress : pressure solution and dolomitization. /. Sed. — Lower Givetian laminites (tempestites) of Belgium : Petrol., 49, p. 437-462, Tulsa. sedimentological and paleogeographical approaches. 65) WILSON J.L. (1975). — Carbonate faciès in geologic 6th European Regional Meeting, 15-17 April 1985. history. 461 p., Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, p. 379-380 (Abstract), Lleida, Spain. New York.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Ann. Soc. Géol. Nord

CVI. 267-273, Décembre 1987.

Assemblages argileux de nodules phosphatés et de leur matrice dans les argiles albiennes du Boulonnais (France)

Clay mineralogical assemblages of phosphatic nodules and of their matrix in the albian clays from Boulonnais (France)

par Thierry HOLTZAPFFEL (*)

Résumé. — Les nodules phosphatés des Argiles du Gault de Wissant (Boulonnais, France) contiennent d'abondants minéraux argileux dont la nature diffère de celle rencontrée dans la matrice argileuse. On montre que si la matrice contient notablement de smectite, ce minéral tend à disparaître dans les nodules. L'interprétation proposée fait appel à une transformation de smectite au profit d'une part d'illite, d'autre part d'interstratifiés vermiculi- tiques, par introduction de cations piégés lors de la phosphatogenèse.

Abstract. — The phosphatic nodules of the Gault Clays from Wissant (Boulonnais, France) contain a lot of clay minerals, whose nature is quite different tha i the nature of the clayey matrix. Smectite is more abundant in the matrix than in the nodules where it begin to disappear. Transitions from smectite to illite or random vermiculitic mixed-layer clay minerals probably occur by introduclio > of cations during phosphatogenesis.

I. — PRESENTATION caire ; il en déduisit leur autochtonie. Pailleret (1983) a comparé la composition argileuse de nodules baryti- 1 ) Cadre géologique. ques de l'albo-aptien du Sud-Est de la France (fosse Vocontienne) à celle des marnes bleues qui les renfer­ La série albienne des argiles du Gault de Wissant ment. L'étude, trop peu détaillée, n'a pas conduit à (Boulonnais, France) a été étudiée par de nombreux une information paléogéographique. Enfin, Nieder- auteurs {Destombes et Destombes, 1937; Robaszynski meyer et Schombourg (1984) n'ont pas non plus cons­ et al., 1980 ; Amédro et al., 1981 ; Amédro et Magniez- taté de différences entre nodules et matrice, dans des Jannin, 1982). Elle présente la particularité de renfer­ formations noduleuses du Crétacé supérieur de Pologne. mer une quantité importante de nodules phosphatés. II s'agissait cependant d'analyses de roche totale. Ceux-ci sont parfois regroupés dans des niveaux où ils sont plus ou moins épars, et qui ont une épaisseur de Une étude préliminaire inédite nous avait permis 5 à 20 cm. On rencontre cependant également des de constater des différences dans la composition argi­ nodules isolés dans la matrice argileuse. Les niveaux leuse des nodules phosphatés et de la matrice des à nodules, notés PI à P6, constituent d'utiles repères Argiles du Gault de Wissant. L'objectif du présent stratigraphiques répartis à travers toute la série (fig. 1). travail est donc d'approfondir cette question afin de préciser si l'information obtenue par l'analyse de nodu­ 2) Objectifs. les peut être interprétée en termes de paléoenviron­ nement. Certains auteurs ont comparé la composition miné- ralogique de nodules à celle de la matrice dont ils sont extraits. Ndziba (1982), a ainsi observé la même com­ 3) Méthode. position argileuse dans les nodules phosphatés du Il existe des méthodes complexes d'extraction des Viséen du Bassin de Dinant et dans leur gangue cal­ minéraux argileux contenus dans des nodules (ex. :

(*) Laboratoire de Géologie, Faculté des Sciences d'Angers, 2, Boulevard Lavoisier, Belle-Beille 49045 Angers Cedex. Note présentée le 8 Octobre 1986 et acceptée pour publication par le Conseil de la S.G.N. le 7 Janvier 1987.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 D O LU O Ο ζ E S Ζ

NO I ° LU « O I α X - o LU < £ î ζ C3 0 11 • i il < m ó Q LU Li. Ü X O

IH 1 II i IM Kl1 1 Ii α 11111111III 1 MI Va ^ ,,,,,,, 11 I I I

1 1 a1 a1 m Oζ ζo .

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Pailleret, 1983 ; dans le cas de nodules barytiques), 1984). On constate une grande variabilité des cortèges mais il s'agit d'un travail fastidieux. Nous avons donc argileux de la matrice (fig. 2 et tabl. I). C'est en envisagé l'utilisation d'une méthode plus simple, qui moyenne la smectite qui domine le cortège (45 %), consiste à considérer un nodule comme n'importe quel avec l'illite (27 %) et la kaolinite (22 %). A ces miné­ autre fragment de roche. L'extraction de la fraction argi­ raux, s'ajoutent de petites quantités de chlorite et de leuse est alors effectuée selon une méthode peu agres­ minéraux interstratiriés principalement de type (10- sive pour les minéraux argileux : broyage dans un 14s), mais également de type (14c-14). La mesure mortier en verre, délitage dans l'eau distillée, décarbo- systématique de la cristallinité de l'illite (largeur à natation, lavage, mixage et extraction par sédimen­ mi-hauteur du pic à 10 À, sur l'essai glycolé), montre tation, de la fraction inférieure à 2 ^m (Holtzapfïel, que celle-ci, peu variable, est presque toujours com­ 1985). De plus, comme un délitage sans broyage suffit prise entre 0.35 "2 9 et 0.50 °2 8, ce qui correspond généralement pour la matrice argileuse, alors que le à des valeurs habituelles dans les argiles sédimentaires broyage est indispensable pour les nodules, nous avons d'origine pédologique (tabl. I). Il en va de même pour contrôlé sur quelques échantillons de la matrice que les valeurs du rapport RI (*) de l'illite, toujours com­ cette opération n'entraîne aucune modification du cor­ pris entre 0.5 et 0.8. tège argileux. La fig. 2 montre, par la qualité des diagrammes et l'intensité des pics, que la quantité de L'étude au microscope électronique à transmission minéraux argileux contenus dans les nodules phospha­ (M.E.T.) de ces assemblages révèle l'existence d'illites tés est toujours suffisante pour obtenir, même à partir et kaolinites aux formes typiques. Les premières ont d'un petit nodule (1 cm de diamètre environ) une des contours nets, non géométriques et présentent par­ analyse fiable. fois l'aspect moiré qu'on leur connaît dans la diagenèse profonde et le métamorphisme. Les kaolinites, petites, Les minéraux argileux interstratifiés, tous irrégu­ sont de forme sub-hexagonale, avec un aspect très liers, tenant une place importante dans ce travail, nous homogène. En revanche, les smectites appartiennent, avons choisi d'utiliser, pour leur identification, la nomenclature de Lucas (1962), dont nous donnons la correspondance : (10-14s) = illite-smectite. (14c-14) = chlorite-smectite et chlorite-vermiculite. (14v-14s) = vermiculite-smectite.

4) Echantillonnage. Les neuf nodules étudiés proviennent soit des niveaux de nodules connus (P2 à P6), soit de tami­ sages effectués entre les niveaux à nodules ; ils se répartissent comme suit : NOD 1 : Albien inférieur, appartient au niveau P2. NOD 2 : Albien inférieur, appartient au niveau P3. NOD 3 : Albien moyen, appartient au niveau P4. NOD 4 : Albien moyen, nodule isolé. NOD 5 et NOD 6 : Limite Albien moyen - Albien sup., appartiennent au niveau P5. NOD 7 : Albien supérieur, nodule isolé. NOD 8 : Albien supérieur, appartient au niveau P6. NOD 9 : Vraconien ?, nodule isolé provenant d'un ni­ veau de sables glauconieux, à la base du Tourtia Cénomanien inférieur. NOD 7 10 AG Les nodules 5 et 6, qui ont donné des résultats identiques, ont été rassemblés sous le seul numéro Fig. 2. — Exemples de diffractogrammes obtenus à partir NOD 5. d'un nodule (NOD 7) et de sa matrice (10 AG). Fig. 2. — Exemples of XRD patterns from one phosphatic nodule (NOD 7) and from its matrix (10 AG). II. — RESULTATS

1 ) Les minéraux argileux de la matrice. (*) RI = rapport du pic à 5 Â de l'illite sur celui à 10 Â du même minéral sur l'essai naturel. Ce rapport, Nous ajoutons ici quelques données nouvelles aux lorsqu'il se rapproche de 0, caractérise les illites ferrifères résultats précédemment publiés (Holtzapffel, 1983 et telles que glauconite, céladonite ou biotite.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 selon les niveaux, soit au seul type floconneux, soit 4" Partie inférieure de l'Albien supérieur (du P5 aux types floconneux, mixte et latte décrits par Holt- au P6). La fraction argileuse est constituée à parts zapffel et Chamley (1983). La présence à la base et égales d'illite, kaolinite et smectite, qu'accompagnent au sommet de la série, de smectites mixtes et lattées la chlorite et les interstratifiés irréguliers. témoigne d'une action diagénétique ayant affecté le sédiment sans modifier quantitativement son cortège 5" Partie supérieure de l'Albien supérieur (au- argileux. Ces faits ont été décrits par Holtzapffel dessus du niveau P6). Elle est marquée par l'augmen­ (1984), qui laissait ouverte la discussion concernant tation progressive des smectites aux dépens des autres le rattachement de ces phénomènes diagénétiques à minéraux et surtout de la kaolinite, qui disparaît un mécanisme initial précédant la glauconitisation. totalement dans le faciès glauconieux. Deux faits principaux viennent donc en complé­ Pour ce qui est de l'évolution verticale du cortège ment des précédents. Le premier concerne le niveau argileux présenté sur la fig. 1, les résultats nouveaux P4, événement minéralogique particulier, marqué par obtenus sous le niveau P3, entre les niveaux P3 et un enrichissement en smectite aux dépens des autres P4 et au sommet de la série permettent de compléter minéraux. On retrouve là une notion précédemment les descriptions proposées par Odin et Pomerol (1969), développée par Destombes (1958), pour qui le niveau Fauconnier (1979) et Holtzapffel (1984). La série se P4, marqué par l'apparition d'ammonites pyriteuses, divise ainsi en cinq parties : est une coupure stratigraphique importante. Le second 1" Albien inférieur (sous le P3). Les sables et grès fait, sur lequel nous reviendrons par la suite, est verts sont essentiellement constitués de smectites (60 l'absence systématique de la kaolinite dans les faciès à 70 %) et d'illite. La kaolinite est absente de ce faciès. glauconieux. 2° Partie inférieure de l'Albien moyen (du P3 au P4). Les niveaux sont enrichis en quartz et glauconies 2) Les minéraux argileux des nodules. et leur fraction argileuse est smectitique (65 %). L'abondance de ces minéraux diminue rapidement au Le cortège argileux des nodules phosphatés diffère profit des carbonates, de l'illite, de la kaolinite et dans de celui de la matrice (fig. 2). Mis à part l'échantillon une moindre mesure de la chlorite. Le niveau P4 NOD 9, les assemblages des nodules, par rapport à apparaît, quant à lui, enrichi à nouveau en smectite. ceux de la matrice, contiennent en moyenne beaucoup plus d'illite (40 % contre 27 %) et d'interstratifiés 3° Partie supérieure de l'Albien moyen (du P4 (22 % contre 6 %), aux dépens de la smectite (15 % au P5). On retrouve ici une séquence argileuse proche contre 45 %). La kaolinite, quant à elle, est en moyenne de la précédente, avec diminution de la smectite stable (21% contre 22%). Les paramètres roentgéno- depuis la base, au profit de l'illite, de la kaolinite et graphiques montrent également des variations : amélio­ de la chlorite. ration moyenne de la cristallinité de l'illite (0.44 "2 0

NOD 1 NOD 2 NOD 3 NOD 4 NOD 5 NOD 7 NOD 8 NOD9

M nod M nod M nod M nod M nod M nod M nod M nod CHLORITE TR TR - TR - TR TR TR 5 TR TR - TR 5 - -

ILLITE 30 40 25 50 20 40 25 40 30 35 30 40 30 40 30 100

INTERSTRATTFIES 15 15 5 25 TR 15 TR 25 5 30 5 25 10 20 TR - 9ŒCTITE 50 20 70 15 55 20 45 10 30 15 35 15 30 15 70 - KAOLINITE 5 25 TR 10 25 25 30 25 30 20 30 20 30 20 TR - o n (0.75) 0.40 0.50 0.50 0.35 0.40 0.50 (0.45) 0.65 0.55 0.50 0.45 0.50 0.35 0.45 0.85

R 1 (0.33) 0.36 0.79 0.27 0.82 0.50 0.76 (0.31) 0.56 0.33 0.65 0.30 0.62 0.29 0.74 0.14

Tableau I. — Résultats d'analyses diffractométriques obtenus pour huit nodules de la matrice. I = Indice de cristallinité de l'illite. — M = Composition de la matrice. — Nod = Composition du nodule. RI = 5 A/10 A, illite. Table I. — XRD analysis of eight nodules and of their matrix. I = Illite crystallinity index. — M = Composition of the matrix. — Nod = Composition of the nodule Rl = 5 A/10 A peaks of illite.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 contre 0.53 °2 6) et diminution très nette du rapport 3°. — La kaolinite est en moyenne inchangée de RI (0.34 contre 0.65). Nous avons contrôlé que cette la matrice vers les nodules, mais ses variations d'un diminution n'était pas liée à celle de l'harmonique nodule à l'autre sont étonnantes. En effet, elle est plus d(003) à 5 À de la smectite dans les nodules, en abondante dans deux cas (NOD 1 et NOD 2, sablés procédant à la mesure du rapport R1 sur l'essai verts de I'Aptien supérieur) et légèrement moins abon­ glycolé de quelques échantillons. dante dans les autres (NOD 3 à NOD 8, argiles noires). La nature des interstratifiés irréguliers rencontrés 4". — La cristallinité des illites est généralement dans les nodules n'est pas détaillée sur les illustrations, meilleure dans les nodules que dans la matrice, mais les mais l'analyse qualitative révèle la présence de trois quelques exceptions et les faibles variations observées espèces principales (fig. 2). La première est un (10-14s) rendent cette donnée peu exploitable. contenant probablement une faible proportion de feuil­ 5". — L'étude des formes des particules argileuses lets de vermiculite, caractérisée par un palier entre montre également des diffère, ces entre matrice et 10 et 14 À sur l'essai naturel et légèrement déplacé nodules. sur l'essai glycolé. La seconde est un (14v-14s) à feuillets de vermiculite prédominants et caractérisée par 6". — A l'opposé des autres nodules qui ont des un dôme au voisinage de 15 À sur l'essai glycolé. caractéristiques très voisines, le ncdule NOD 9 se L'importance relative des différentes espèces est déli­ distingue par la présence d'une illite dont les caracté­ cate à déterminer, d'une part en raison de la présence ristiques la rapprochent d'une glauconite. de smectite et parfois d'un peu de chlorite, d'autre part car elles constituent une forme de série continue. L'espèce principale est toujours le ( 10- 14s) avec 10 % III. — ESSAI D'INTERPRETATION minimum, tandis que le (14c-14)· représente soit des traces soit 5 %. L'interstratifié (14v-14s) est presque L'existence de différences aussi importantes que toujours présent (5 % au minimum). La vermiculite celles évoquées ci-dessus entre les minéraux argileux vraie est probablement présente, mais reste impossible de la matrice et ceux contenus dans les nodules phos­ à identifier dans des mélanges aussi complexes. phatés peut être interprétée de plusieurs manières. L'observation au M.E.T. montre des particules La première consisterait à envisager que les nodules attribuables aux phosphates et des minéraux argileux ne sont pas autochtones. Cette idée de remaniement de reconnaissance difficile. On retrouve les illites, et d'allochtonie des nodules a d'ailleurs été évoquée kaolinites et smectites de la matrice, les contours des par plusieurs auteurs (Bonté, 1962 et 1963; Magniez illites semblant souvent plus diffus que dans la matrice. et al., 1980), mais ne fait pas nécessairement l'unani­ En fait, de nombreuses particules présentent des formes mité (Colbeaux et al., 1980). Cette hypothèse peut attribuables tant à des illites qu'à des smectites. Ce cependant être contestée au vu des faits suivants. Leur problème posé par l'existence d'illite ayant un aspect répartition géographique est très étendue, depuis le de smectite, déjà évoqué par Deconinck et Strasser pays de Bray (Destombes et Destombes, 1938) jus­ (à paraître) dans le cas des illites ferrifères des faciès qu'aux formations contemporaines du Sud de la Grande- purbeckiens du Jura, sera abordé dans un travail ulté­ Bretagne (Jeans et al., 1982). De plus, ils ne sont rieur. Quoi qu'il en soit, il est important de noter que jamais concentrés en lits bien nets, qui pourraient évo­ l'on ne retrouve jamais, dans les nodules, de smectites quer un arrêt total de sédimentation. Ils sont au mixtes et Iattées, même lorsque la matrice en contient. contraire groupés, mais de manière très dispersée, dans une matrice argileuse, constituant ainsi des niveaux 3) Commentaires. de 5 à 20 cm enrichis en nodules. Il est donc très vraisemblable que ces niveaux correspondent à des En résumé, ces résultats appellent six commentaires formations autochtones éventuellement légèrement re­ principaux : maniées, caractérisant des ralentissements de sédimen­ 1". — II existe d'importantes différences dans les tation relativement longs (Destcmbes et Destombes, abondances relatives des diverses espèces argileuses. 1937 ; Colbeaux et al., 1980). Les nodules phosphatés sont nettement enrichis en illite et minéraux interstratifiés irréguliers aux dépens de La seconde manière consiste à envisager des nodu­ la smectite. De plus, mis à part le nodule NOD 9. les autochtones. Il est dans ce cas possible de comparer les nodules ont des compositions très voisines (tabl. I le cortège argileux qu'ils contiennent à celui de la et II). Ces résultats diffèrent de ceux obtenus par la matrice, ce qui revient à expliquer les points précé­ même méthode par Ndziba (1982). La comparaison demment évoqués. est cependant difficile car, dans le cas du Viséen, Les premiers points concernent l'augmentation de l'assemblage, constitué uniquement d'illite et de kaoli- l'illite^ et des interstratifiés aux dépens de la smectite, nite, ne contient pas de smectite. de la matrice vers les nodules. Etant donné que le 2" — Les minéraux argileux interstratifiés irrégu­ rapport RI des illites de la matrice présente des liers ne sont pas seulement plus abondants, mais valeurs communes pour les argiles sédimentaires, ces également plus diversifiés. illite/s n'ont probablement pas été modifiées. En revan-

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 che, celles des nodules, dont le rapport RI est très bas, purbeckiens du Jura où les illites, très abondantes, semblent être le témoin de modifications ayant eu lieu pourraient dériver de smectites. dans les nodules. Ces modifications peuvent alors cor­ respondre à une transformation des smectites au profit Les variations d'abondance de la kaolinite consti­ d'une part des illites, d'autre part des interstratifiés, tuent un problème qui semble indépendant des phéno­ et plus particulièrement des édifices à termes vermi- mènes de transformation des smectites dans les nodules culitiques. Les modalités de cette transformation sont phosphatés. En effet, ces variations sont importantes difficiles à préciser, dans la mesure où l'on ne connaît dans la matrice, alors qu'elles sont très faibles dans pas le comportement des minéraux argileux dans les les nodules (tabl. II). Il est donc très vraisemblable milieux hyper-phosphatés. Il n'en reste pas moins que que la kaolinite n'a subi aucune modification dans cette transformation correspond à une fermeture des les nodules. Ceci nous amène à envisager qu'au con­ structures smectitiques donnant naissance soit à des traire, elle peut en avoir subi dans la matrice, et plus illites dont le comportement se rapproche de celui de particulièrement dans les sables verts où elle est quasi­ glauconites (rapport RI très bas), soit à des édifices ment absente. 11 reste néanmoins possible que la kaoli­ vermiculitiques. Cette transformation peut se faire par nite, initialement présente dans ce faciès, ait été introduction de cations dans la structure smectitique. éliminée de la matrice par un phénomène de vannage, Les minéraux issus de cette transformation étant d'une et préservée dans les nodules par un phénomène de part une illite " glauconitique ", d'autre part des inter­ piégeage. L'absence d'arguments en faveur de la pre­ stratifiés à termes vermiculitiques, il est possible que mière hypothèse (aucune modification de la qualité ces cations soient du potassium, du fer et/ou du cristalline des kaolinites dans la matrice et les nodules), magnésium. Ceci reviendrait à envisager que la phos- nous amène à préférer la seconde hypothèse, qui cor­ phatogenèse s'accompagne d'un piégeage de ces cations, respond d'ailleurs mieux avec l'histoire géologique de hypothèse pour laquelle nous ne disposons pas d'argu­ la formation. ments. Rappelons cependant que Destombes (1973) propose, pour deux nodules de l'Albien de l'Aube, la confrontation des analyses chimiques obtenues pour IV. — CONCLUSION l'argile encaissante et pour les nodules. On y observe un net enrichissement en Mg2+, Fe2+ et Mn-+ dans le L'analyse diffractométrique des minéraux argileux 2+ + 3+ nodule riche en P2Or„ et en Mg , Fe- et Fe dans contenus dans les nodules phosphatés de la série le nodule riche en BaO. albienne de Wissant montre tout d'abord que la quan­ tité d'argiles est assez importante pour permettre Dans l'hypothèse évoquée précédemment, la com­ une analyse fiable par une méthode simple. La position du nodule NOD 9, essentiellement constitué comparaison des assemblages argileux des nodules avec d'une illite "glauconitique" (dont le rapport RI est ceux de la matrice témoigne de différences importantes. très bas), correspondrait à une exacerbation du phéno­ Huit nodules sur neuf, de compositions argileuses assez mène, qui pourrait alors être décrit comme une " illiti- voisines, sont appauvris en smectites et enrichis en sation " ou une " glauconitisation " des smectites dans interstratifiés irréguliers à feuillets vermiculitiques, le ces milieux particuliers. Notons que de faibles valeurs neuvième nodule est. quant à lui, essentiellement (environ 0.3) du rapport RI des illites n'est pas évo­ constitué d'une illite proche d'une glauconite (rapport qué ici pour la première fois dans des phénomènes de 5 A/10 À de l'illite très bas). transformation des smectites. Deconinck et Strasser (à paraître) les observent en effet dans les niveaux Ces faits sont interprétés en termes de transfor­ mation de smectite dans le micro-milieu constitué par les nodules. Cette transformation se ferait par fermeture des structures smectitiques à la faveur de l'introduction

MINERAUX (%) MATRICE NODULE de cations piégés lors de la phosphatogenèse. Ces cations pourraient être du potassium et du fer, dans m i n MOY m i n m.-ix MOY le cas du passage smectite-illite ; ils pourraient être CIILOK'Tt 0 b 1 - b l.b du fer et du magnésium, dans le cas du passage l LU TE ?0 30 T> Jb '.0 41 smectite-interstratifiés vermiculitiques. 'NTKHSTKATIFIES TU 10 6 1 b 10 ?? SMECTITE 1( ro 4b 10 16 Ces résultats montrent donc que les minéraux argi­ KAOLINITE TU 30 22 10 21 leux de nodules ne sont pas. surtout dans le cas d'as­ I 0.3b 0. v 0 53 0. JL U.V. 0.44 semblages à smectite, de bons marqueurs de paléo­ environnement. En revanche, ils constituent une piste H 1 0. 33 0.79 0.65 ). bo 0.34 intéressante de recherche, concernant l'évolution des cortèges argileux dans les milieux confinés. Tableau II. — Valeurs minimales, maximales et moyennes obtenues par analyse diffractométrique des nodules et de leurs matrices. Remerciements. — Je remercie F. Amédro de m'avoir permis de compléter mes lacunes d'échantillonnage dans la Table H. — Minimum, maximum and average values série de Wissant, ainsi que H. Chamley et J.F. Deconinck obtained by XRD analysis of the nodules and their matrix. pour leurs conseils avisés et le temps passé sur le texte.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 BIBLIOGRAPHIE

1) AMEDRO F.. DAMOTTE R., MAGNIEZ-JANNIN F. 13) HOLTZAPFFEL T. (1984). — Smectites authigènes et et MANIVIT H. (1981). — Echelles biostratigraphiques glauconitisation dans les argiles du Gault (Albien du dans l'Albien du Boulonnais (macro, micro, nanno- Boulonnais). Ann. Soc. géol. Nord, t. CIV, p. 33-39. fossiles). Bull. inf. Géol. Bassin de Paris, vol. 18, n" 2, p. 3-19. 14) HOLTZAPFFEL T. (1985). — Les minéraux argileux. Préparation, analyse ditfractométrique et détermination. 2) AMEDRO F. et MAGNIEZ-JANNIN F. (1982). — Soc. Géol. Nord, publication n" 12. 136 p. Corrélations lithologiques et biostratigraphiques (am­ monites, foraminifères) dans le Boulonnais. Ann. Soc. 15) HOLTZAPFFEL T. et CHAMLEY H. (1983). — Mor­ géol. Nord, t. CI. p. 133-143. phologie et genèse de smectites albo-aptiennes et paléogènes de l'Atlantique Nord : héritage et recristal­ 3) BONTE A. (1962). — Les formations noduleuses et la lisation. C.R. Ac. Sc., Paris, sér. 2. t. 296. p. 1599-1602. reprise sous-marine des sédiments. C.R. 87' Congr. Soc. Sav., p. 855-858. 16) JEANS C.V., MERRIMAN R.J.. MITCHELL J.G. and BLAND D.J. (1982). — Volcanic clays in the 4) BONTE A. (1963). — Sur la signification géologique Cretaceous of the Southern England and Northern des horizons phosphatés du point de vue paléontolo- Ireland. Clay Min.. 17, p. 105-156. gique. Coll. Crét. inf.. Lyon, sept. 1963 ; Mém. B.R.G.M., n" 34, p. 429-431. 17) LUCAS J. (1962). — La transformation des minéraux argileux dans la sédimentation. Etude sur les argiles 5) COLBEAUX J.P., DUPUIS C, ROBASZYNSKI F., du Trias. Mém. Serv. Carte géol. Als.-Lorr., n" 23. AUFFRET J.P.. HAESAERTS P. et SOMME J. 202 p. (1980). — Le détroit du Pas-de-Calais. Un élément dans la tectonique de blocs de l'Europe Nord-Occi­ 18) MAGNIEZ F., MEDIONI R., MEGNIEN C. dentale. Bull. Inf. Géol. Bassin de Paris, vol. 17, AMEDRO F.. DESTOMBES P.. FAUVEL P.J.. n" 4, p. 41-54. JUIGNET P.. MANIVIT J.. ROBASZYNSKI F. et SORNAY J. (1980). — Crétacé inférieur. In Megnien 6) DECONINCK J.F. et STRASSER A. — (A paraître). C. et Megnien F.. Synthèse géologique du Bassin de Sedimentology, clay mineralogy and depositional envi­ Paris, vol. 1, Mém. B.R.G.M., n° 101. p. 225-287. ronment of Purbeckian green marls (Swiss and French Jura). Eclog. geol. Helv. 19) NDZIBA M. (1982). — Anomalies magnétiques des couches de passage Viséen-Namurien dans le Bassin 7) DESTOMBES J.P. et DESTOMBES P. (1937). — de Dinant (Ardennes. Belgique). Etude géologique et Note sur le Gault de Wissant. Bull. Soc. Géol. Nord, géochimique. Thèse 3' Cycle, Lille, 153 p. t. LXII, p. 98-113. 20) NIEDERMEYER R.O. and SCHOMBURG J. (1984V 8) DESTOMBES J.P. et DESTOMBES P. (1938). — — Phosphoritic nodules from the Late Cretaceous of Remarques sur l'Albien du Pays de Bray. C.R. Ac. Sc., Mielnik (Poland) and some aspects of the genesis of t. 207, n° 17. p. 739-741. phosphorites. Chem. Erde, 43. p. 139-148. 9) DESTOMBES P. (1958). — Révision de l'Albien de la :i) ODIN G.S. et POMEROL C. (1969). — Données région du Havre. Déductions paléogéographiques sur sédimentologiques sur les formations du Crétacé moyen le Nord-Ouest du Bassin Parisien au Crétacé moyen. entre Wissant et Sangatte (Pas-de-Calais). C.R. somm. Bull. Soc. géol. Fr., (6). 8. p. 305-313. Soc. géol. Fr., fasc. 3, p. 67. 10) DESTOMBES P. (1973). — Constitution chimique des 22) PAILLERET P. (1983). — Les nodules barytiques d: nodules de l'Albien inférieur argileux de l'Aube. Bull. l'Albien du Sud-Est de la France : un exemple de Inf. Géol. Bass. Paris, 36, p. 49-50. concentration minérale en relation avec l'évolution diagénétique du sédiment. Thèse 3e Cycle, Lyon, 236 p. 11) FAUCONNIER D. (1979). — Les dinoflagellés de l'Albien et du Cénomanien inférieur du Bassin de 23) ROBASZYNSKI F.. AMEDRO F.. FOUCHER J.C.. Paris. Répartition stratigraphique et relation avec la GASPARD D., MAGNIEZ-JANNIN F., MANIVIT H. nature du dépôt. Doc. B.R.G.M., n" 5, 150 p. et SORNAY J. (1980). — Synthèse biostratigraphique de l'Aptien au Santonien du Boulonnais, à partir de 12) HOLTZAPFFEL T. (1983). — Origine et évolution des sept groupes paléontologiques : Foraminifères, Nanno- smectites albo-aptiennes et paléogènes du Domaine plancton, Dinoflagellés et Macrofaune. Rev. Micropal., Nord-Atlantique. Thèse 3° Cycle, Lille, 164 p. vol. 22. n" 4, p. 195-321.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Ann. Soc. Géol. Noni CVI, 275-278. Décembre 1987.

Nouveau matériel de Placodermes (Ptyctodontidae) du Dévonien du Boulonnais (France)

A New Placoderms (Ptyctodontidae) in the Devonian of Boulonnais (France)

par Michel BELLES-ISLES (*), Daniel VEZINA(**) et Alain VADET (***) (Planche VII)

Résumé. — Deux nouvelles pièces de Placodermes trouvées dans la Formation de Blacourt (Givétien. Boulonnais, France) sont décrites : un supérognathal attribué au genre Rhynchodus et une plaque indéterminée de la cuirasse d'un autre Placoderme. Abstract. — Two new pieces of Placoderms from the Blacourt Formation (Givetian, Boulonnais, France) are described : a supérognathal assigned to genus Rhynchodus and an undetermined plate from the armour of another Placoderm.

I. — INTRODUCTION Le Dévonien moyen de cette région correspond à une transgression marine vers le Nord qui se produit En juin 1985, un programme de prospection paléon- par pulsations successives (Delattre et al., 1973) et dont tologique de la région de Boulogne-sur-Mer entrepris le maximum d'expansion est atteint pendant le Givé­ par le Laboratoire de Paléontologie des Vertébrés de tien. Elle envahit alors la région du synclinal de l'Université Pierre et Marie Curie (Paris VI) nous mena Nrmur et des faciès calcaires et récifs coralliens se (Vadet et Belles-Isles) à visiter entre autres la carrière développèrent, succédant aux dépôts détritiques du " Le Griset " où affleure le Dévonien moyen. Le Dévonien inférieur. C'est dans ces faciès calcaires Dévonien du Boulonnais représente la zone externe givétiens que quelques carrières, dont celle du Griset. du domaine hercynien qui débuta il y a environ sont ouvertes (B, fig. 1). 400 M.A. Bien que tous les dépôts paléozoïques du Boulonnais aient été recouverts par la suite, ils sont Le Dévonien moyen du Boulonnais comprend la exposés par endroits à cause des déformations et de Formation de Caffiers et la Formation de Blacourt l'érosion postérieure au cycle hercynien. (Brice, Colbeaux et al., 1978). C'est de la partie supérieure de cette dernière Formation que provien­ C'est dans le Membre du Griset de la Formation nent les pièces décrites ici. Le supérognathal droit de de Blacourt, connu pour la diversité de sa faune Ptyctodontidae (N" V 1456 de la collection A. Vadet) d'Invertébrés (Brice et al., 1977 ; Brice, Bultynck et al., n'a pas été trouvé in situ, mais provient de blocs 1978; Brice, Colbeaux et al., 1978), et de Vertébrés éboulés sur le front Nord de la carrière, et très (Lelièvre et al., sous presse), qu'a été retrouvée une certainement du niveau " G " du Membre du Griset plaque gnathale de Rhynchodus sp. (Placoderme, Ptyc­ tel que défini par Brice, Colbeaux et al. (1978), et todontidae), et une plaque indéterminée, probablement équivalent au niveau XI de Brice et al. (1977). Ce thoracique, d'un autre Placoderme Arthrodire. terme de calcaire récifal renferme des Stromatopores massifs des genres Actinostroma, Hermatostroma et Stromatopora, des Rugueux coloniaux du genre Hexa- II. — APERÇU GEOLOGIQUE gonaria, des Rugueux solitaires du genre Metriophyl- lum, des Tabulés massifs du genre Caliapora, un Bryo- Dans le Boulonnais, le Paléozoïque (et plus parti­ zoaire branchu (Fistuliporamus sp.} (Brice et al., 1977) culièrement le Dévonien moyen) affleure dans le petit et un Brachiopode Cyrtina sauvagei Rigaux (Brice, massif de Ferques-Leulinghen (A, fig. 1) (Bonté, 1969). Bultynck et al., 1978).

(*) Université Paris VI, Laboratoire de Paléontologie des Vertébrés, 4, Place Jussieu, F-75230 Paris Cedex 05. (**) Muséum national d'Histoire naturelle, Institut de Paléontologie. 8, rue de Buffon. F-75005 Paris. • (***) 47, Boulevard Eurvin, 62200 Boulogne-sur-Mer. Note présentée le 8 Octobre 1986 et acceptée pour publication par le Conseil de la S.G.N. le 7 Janvier 1987.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Les vertébrés sont représentés par une ichtyofaune A importante, dominée par les Placodermes. Les Ptycto- dontidae ne sont connus que par une plaque isolée et des éléments gnathaux rapportés au genre Ptyctodus (Lelièvre et al., sous presse). C'est la première fois qu'une plaque gnathale de Rhynchodus est signalée dans le Givétien du Boulonnais ; cette découverte contribue donc à la diversité de la paléoichtyofaune.

III. _ SYSTEMATIQUE ET DESCRIPTION

Classe PLACODERMI McCoy, 1848

Ordre PTYCTODONTIDA Gross, 1932

Famille PTYCTODONTIDAE Woodward, 1891

Genre RHYNCHODUS Newberry, 1873

RHYNCHODUS sp. indet. (Pl. VII)

Description (*). Chez les Ptyctodontes, la denture supérieure est représentée par une paire de plaques gnathales. Cha­ cune des plaques correspond, selon Stensio (1963, 1969), au palatino-ptérygoïde, c'est-à-dire au supéro- gnathal postérieur.

Le supérognathal droit du spécimen décrit ici (A, B et C, fig. 2 ; A et B, Pl. VII), possède un processus dorsal antérieur, qui se prolonge vers le haut et qui décrit un arc de cercle (pr.d.a ; A, fig. 2) : Denison, 1978, fig. 18 B). En vue linguale (B, fig. 2). le processus dorsal antérieur est creusé par un sillon qui correspond à la lamelle labiale décrite chez Rhyn- chodits eximhts par Stensio (1969, fig. 152). Cette lamelle possède deux dépressions. C'est dans la plus ventrale (la.lab ; B et C, fig. 2) que vient s'insérer le

(*) Liste des abréviations : et : Crête tranchante. — la.do : Lamelle dorsale. — la.lab : Lamelle labiale. — la.or : Lamelle orale. — pr.d.a : Processus dorsal antérieur. — v.lin : Vue linguale.

Fig. 1. Fig. 1. A : Extension géographique du massif de Ferques- A: Geographical situation of the Ferques-Leulinghen Leulinghen. massif. B : Localisation de la carrière du Griset. B : Locality map of Griset quajry. (d'après Delattre et al., 1973). (after Delattre et al., 1973).

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 bord antéro-ventral de l'autopalatin (Miles et Young, Autre matériel. 1977, p. 176, fig. 27, 28) tandis que la dépression Une plaque dermique d'un autre Placoderme supérieure constitue la lamelle dorsale (la.do ; B et (Arthrodire) a été retrouvée. Cette plaque appartient C, fig. 2). Cette dernière est orientée vers la partie probablement au thorax (C, Pl. VII), son épaisseur est postérieure du supérognathal et se situe entre la lamelle variable, de 5 à 10 mm, et une zone de recouvrement orale (la.or ; B et C, fig. 2) et la face labiale ; elle d'environ 30 mm de large s'étend sur un de ses bords. vient se loger sur la partie postéro-ventrale de l'auto­ Malheureusement, cette pièce qui fait 230 mm sur palatin. Une telle disposition est mentionnée chez 105 mm est trop fragmentaire et son ornementation Ptyctodopsis menzeli par Denison (1985, dsg ; fig. 4). est trop usée pour qu'on puisse l'identifier et l'attri­ buer à un genre. La crête tranchante (et ; B, fig. 2) évoque celle de Rhynchodus par son inclinaison et l'orientation des stries d'usure. Cette morphologie traduit un mouvement CONCLUSION de cisaillement (shearing ; Denison, 1978, p. 32 ; Orvig, 1960, p. 316). Malgré une région antérieure L'ichtyofaune du Givétien du Boulonnais est cisaillante de la crête tranchante, Denison (1985, p. 516) principalement (pour l'instant) dominée par les Placo- mentionne toutefois que la région postérieure de la dermes. La découverte d'un supérognathal de Rhyncho­ crête tranchante peut avoir une surface triturante dus (Ptyctodontidae) est un apport nouveau à l'ichtyo­ comme chez Ptyctodus (Denison, 1978, fig. 18 G). faune de la Formation de Blacourt (Dévonien moyen) décrite par Lelièvre et al. (sous presse). L'extrémité antéro-ventrale de la crête tranchante présente un profil arrondi, différent de celui de Rhyn­ Remerciements. — Les auteurs tiennent à remercier chodus eximius et de R. tetrodon (Denison, 1978 ; M. Hervé Lelièvre. de l'Institut de Paléontologie du Gross, 1933, Pl. 9, fig. 4; Stensio, 1963, fig. 124), Muséum national d'Histoire naturelle de Paris, pour ses qui est en forme de « bec ». Les mouvements de nombreux conseils et critiques lors de l'élaboration de cet article ; le Laboratoire de Paléontologie des Vertébrés de cisaillement peuvent être responsables de l'usure antéro- l'Université de Paris VI, pour les crédits accordés à cette ventraie, au même titre que chez certains Brachy- mission ; M. Michel Martin, pour la lecture du manuscrit ; thoraci comme Plourdosteus canadensis (0rvig, 1980J MM. Denis Serrette et Lionel Merlette, de l'Institut de Vézina, 1986). î Paléontologie, pour les prises de vue du matériel fossile.

la.or

Fig. 2. — Rhynchodus sp.. Givetien de la Formation de Blacourt (France). Superognathal droit, V 1456. A. vue labiale. — B. vue linguale. — C. vue de face. Fig. 2. — Rhynchodus sp., Givetian, Blacourt Formation (France). Superognathal right, V1456. A, labial view. — B, lingual view. — C, anterior view.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 BIBLIOGRAPHIE

1) BONTE A. (1969). — Le Boulonnais. Ann. Soc. géol. 9) LELIEVRE H., GOUJET D.. BLIECK A. et JAN­ Nord. t. LXXXIX. p. 23-46. VIER Ph. (sous presse). — Poissons du Dévonien du Boulonnais (France). In Brice D. (ed.). Le Dévonien 2) BRICE D., BIGEY F.. MISTIAEN B., PONCET J. et de Ferques, Bas-Boulonnais (N. France). Coli. Biostr. ROHART J.C. (1977). — Les organismes constructeurs Paléoz.. U.B.O. EDIT. (Algues. Stromatopores, Rugueux, Tabulés, Bryozoai­ res) dans le Dévonien de Ferques (Boulonnais, France). 10) MILES R.S. et YOUNG G.C. (1977). — Placoderm Association - Répartition stratigraphique. Mémoire du interrelationships reconsidered in the light of new B.R.G.M., 89, p. 136-151. Ptyctodontids from Gogo, Western Australia. In An­ drews S.M., Miles R.S.. Walker A.P. (eds.). Problems 3) BRICE D., BULTYNCK P., DEUNFF J., LOBOZIAK in vertebrate evolution, p. 123-198, Academic Press, S. et STREEL M. (1978). — Données biostratigra- London. phiques nouvelles sur le Givétien et le Frasnien de Ferques (Boulonnais, France). Ann. Soc. géol. Nord, ] 1) 0RVIG T. (1960). — New finds of acanthodians, t. XCVlll. p. 325-344. arthrodires. crossopterygians, ganoids and dipnoans in the Upper Middle Devonian calcareous flags (Oberer 4) BRICE D., COLBEAUX J.P., MISTIAEN B. et Plattenkalk) of the Bergisch Gladbach-Paffrath Trough. ROHART J.C. (1978). — Les Formations dévoniennes Paläont. Z., 34, p. 295-335. de Ferques (Bas-Boulonnais. France). Ann. Soc. géol. Nord. t. XCVIII. p. 307-324. 12) 0RVIG T. (1980). — Histologic studies of Ostraco- derms, Placoderms and fossils Elasmobranchs. 3. Struc­ 5) DELATTRE C, MERIAUX E. et WATERLOT M. ture and growth of gnathalia of certain Arthrodires. (1973). — Région du Nord. Flandre, Artois, Boulon­ Zool. Scr., 9, p. 141-159. nais. Picardie. Bassin de Möns. Coll. " Guides géo­ logiques régionaux ". Masson, Paris, 176 p. 13) STENSIÖ E.A. (1963). — Anatomical studies on the arthrodiran head. Part 1. K. Svenska Vet. Akad. 6) DENISON R.H. (1978). — Placodermi. Handbook of Handl., (4). 9, n° 2, 419 p. Paleoichthyology (ed. H.P. Schultze). vol. 2, Gustav Fischer Verlag. Stuttgart, 128 p. 14) STENSIÖ E.A. (1969). — Placodermata ; Arthrodires. In Traité de Paléontologie (ed. J. Piveteau), 4, 2, 7) DENISON R.H. (1985). — A new Ptyctodont Placo- p. 71-692, Masson, Paris. derm, Ptyctodopsis, from the Middle Devonian of Iowa. Jl. Paleont., 59 (3). p. 511-522. 15) VEZINA D. (1986). — Les plaques gnathales de Plourdosteus canadensis du Dévonien supérieur du 8) GROSS W. (1933). — Die Wirbeltiere des rheinischen Québec (Canada). Remarques sur la croissance dentaire Devons. Abh. preuss Geol. Landesamt., N.F., 154, et la mécanique masticatrice. Bull. Mus. national Hist, 83 p. naturelle, Paris, C, 4e sér., 8(3). p. 367-391.

EXPLICATION DE LA PLANCHE VII

Rlrynchodus sp., Givétien de la Formation de Blacourt (France). A : Supérognathal droit, vue labiale. B : Supérognathal droit, vue linguale. C : Plaque indéterminée d'un Placoderme (Arthrodire). Rhynchodus sp., Givetian, Blacourt Formation (France). A : Supérognathal right, labial view. B : Supérognathal right, lingual view. C : Indetermined plate of Placoderm (Arthrodire).

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Ann. Soc. Géol. du Nord, T. CVI (1986) Pl. VII

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Ann. Soc. Géol. Nord CVI, 279-284, Décembre 1987.

Paléobïogéographïe du genre Vermiporella (algue verte calcaire) à l'Ordovicien moyen et supérieur

Paleobiogeography of the genus Vermiporella (green calcareous alga) during Middle and Upper Ordovician times

par Jacques PONCET (*)

Résumé. — Le genre Vermiporella est défini du point de vue taxonomique comme une algue verte calcaire ayant des caractères propres aux Dasycladales et aux Ulotrichales. Le recensement et la répartition paléogéographique des différents représentants ordoviciens appartenant à ce genre font apparaître qu'ils occupaient une aire localisée en zone inter­ tropicale. L'extension des Vermiporelles délimitait ainsi, à l'Ordovicien moyen et supérieur, une province dont les frontières étaient essentiellement d'ordre paléoclimatique. Le peuplement de cette Province, effectué par étapes, montre que le franchissement de l'Océan proto-atlantique (Iapetus) n'a eu lieu qu'à la fin de l'Ordovicien, époque à laquelle sa largeur aurait cessé d'être une barrière pour les organismes vivant de part et d'autre de cet Océan.

Abstract. — The genus Vermiporella Stolley is defined taxonomically as a calcareous green alga with both characters belonging to Dasycladales and Ulotrichales. The review of the paleogeographical distribution of Vermiporella during Middle and Upper Ordovician times shows that these different representatives were located in the intertropical regions. They represent a microfloristic province the limits of which were essentially of paleo- climatic type. The population of' the Province shows that the crossing of the Proto- Atlantic Ocean (Iapetus) was possible toward the end of the Ordovician.

INTRODUCTION nord-européenne (Burret, 1973). A cet égard, des repré­ sentants du genre Vermiporella Stolley, reconnus sur Peu de travaux concernant la paléobiogéographie chacune de ces deux plaques ainsi que sur la plaque des algues ont vu le jour. La raison tient sans doute du Kazakhstan à l'Ordovicien moyen et supérieur, au fait que les microflores algaires n'ont pas fait fournissent un matériel de choix pour une étude paléo- l'objet de recherches intensives comme de nombreux biogéographique d'autant plus précise qu'elle porte sur autres taxons (conodontes, trilobites. brachiopodes, une période assez brève à l'échelle géologique. foraminifères...)-. Toutefois, depuis une vingtaine d'an­ nées, plusieurs monographies sont venues partiellement combler ce retard. I. — DEFINITION ET POSITION SYSTEMATIQUE Une microflore d'algues calcaires, dont les spécimens DU GENRE VERMIPORELLA proviennent du Paléozoïque inférieur de la Baie d'Hud- son et de l'Archipel arctique canadien, a récemment Sous le terme générique Vermiporella, depuis Stol­ été décrite (Poncet, 1986). Cette monographie, certes ley (1893), on range des algues calcaires représentées non exhaustive, permet néanmoins d'établir des compa­ par des tubes calcaires ramifiés, sinueux, dont l'épais­ raisons riches en enseignements entre les peuplements seur des parois est variable. La cavité laissée par la algaires de la Plaque nord-américaine et de la Plaque cellule axiale est proportionnellement assez grande.

(*) Laboratoire de Géologie de Normandie occidentale et GRECO 7 du CNRS, Université de Caen, 14032 Caen Cedex. Note présentée le 8 Octobre 1986 et acceptée pour publication par le Conseil de la S.G.N. le 7 Janvier 1987.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Seuls des rameaux considérés comme primaires sont Depuis, des représentants de ce genre ont été visibles. En fait, selon Kozlovsky et Kazmierczak retrouvés en différentes régions du globe. Le tableau I (1968), ces rameaux seraient du troisième ordre. Ils répertorie ces différentes régions pour la période ordo- sont insérés à angle droit, ou presque, sur la cellule vicienne. Il convient de préciser que dans ce tableau axiale. Leur diamètre augmente distalement. Ils sont seuls ont été pris en considération les gisements pour irrégulièrement distribués et non verticillés. lesquels les Vermiporelles ont été figurées.

La différenciation des espèces est basée sur les variations de forme et de taille des rameaux. III. — LA PROVINCE A VERMIPORELLES Longtemps rangé dans les Dasycladales aspondyles (Pia, 1920; Elliott, 1972), le genre Vermiporella (fig. 1) Les divers gisements de Vermiporelles, d'âge ordo- en a été exclu à la suite des travaux de Kozlovsky vicien moyen et supérieur, répertoriés dans le tabl. I, et Kazmierczak (1968) par Emberger (1978), puis par ont été portés sur la carte mondiale A {fig. 2 A). Bassoullet et al. (1979). Mais ce genre est toutefois La carte mondiale B (fig. 2 B) présente la répar­ maintenu dans les Dasycladales par Roux (1985). C'est tition des gisements carbonates de mers chaudes pour une algue verte qui possède à la fois des caractères l'Ordovicien moyen (Jaanusson, 1972). propres aux Dasycladales et aux Ulotricales. La carte C (fig. 2 C) montre la distribution à l'Ordovicien moyen et supérieur des récifs également liés aux mers chaudes. II. — REPARTITION GEOGRAPHIQUE ET DISTRIBUTION STRATIGRAPHIQUE L'examen de ces trois cartes indique un net recou­ DU GENRE VERMIPORELLA vrement entre les gisements à Vermiporelles et la répartition des sédiments carbonates de climats chauds et des récifs. Le genre Vermiporella fut créé par Stolley en 1893 pour désigner des spécimens trouvés dans des blocs Si l'on reporte ces données sur la carte paléogéo­ entrant dans la composition d'une moraine quaternaire graphique mondiale (fig. 3), inspirée entre autres de localisée près de Kiel (Nord de l'Allemagne). Whittington et Hughes (1974), Scotese et al. (1979) et

Fig. 1. — Wackestone à Vermiporelles. Ile Devon (Archipel arctique canadien). Gr. = 35. Ordovicien supérieur. Fig. 1. — Vermiporella wackestone. Devon Island (Canadian arctic archipelago). X 35. Upper Ordovician.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Smith (1981), on constate que les gisements à Vermi- sents dans les gisements de Dasycladales. Ces orga­ porelles, les sédiments carbonates et les récifs se loca­ nismes, appelés Calcisphères, malgré certaines contro­ lisent sur ou à proximité du paléoéquateur dans une verses, sont considérés par la plupart des auteurs ceinture couvrant les 30° de latitude nord et sud. La comme étant des kystes algaires de Dasycladales, ana­ plupart des gisements à Vermiporelles se situent dans logues aux cystes d'Acetabularia. A titre d'hypothèse, le paléohémisphère sud du fait de la position du pôle il est suggéré que sous une telle forme les Vermiporelles sud sur le NW ou l'Ouest de l'Afrique (Runcorn, peuvent avoir été transportées par les courants. 1959 ; McElhinny et al., 1968 ; Jaanusson,- 1984).

Dès lors, la répartition paléogéographique des Ver­ 1) Les diverses étapes du peuplement de la province miporelles à l'Ordovicien moyen et supérieur semble à Vermiporelles. essentiellement relever d'un facteur climatique. L'aire alors occupée par les Vermiporelles délimite une pro­ La position stratigraphique des divers gisements vince dont les frontières devaient être surtout d'ordre de Vermiporelles permet de retracer les différentes palécclimatique. étapes spatio-temporelles de ce peuplement.

— Ordovicien moyen. IV. — LES ETAPES DU PEUPLEMENT A cette époque, les seules Vermiporelles connues DE LA PROVINCE A VERMIPORELLES. sont localisées dans les calcaires récifaux Mjpsa de la IMPLICATIONS PALEOGEOGRAPHIQUES région d'Oslo. Cette région apparaît comme l'aire sur laquelle les Vermiporelles ont été répertoriées le plus Il n'est peut-être pas inutile de rappeler qu'à la anciennement, et il est vraisemblable qu'elle constitue différence des représentants du règne animal, les repré­ leur centre de dispersion. sentants du règne végétal ne migrent pas, mais essai­ ment. Organismes inféodés au domaine marin, les — Base de l'Ordovicien supérieur. Vermiporelles n'ont pu essaimer qu'à la faveur des courants. Au début de l'Ordovicien supérieur, les Vermipo­ relles ont atteint l'Estonie et l'Est du Kazakhstan. On Des corpuscules sphériques, calcifiques, dont le dia­ observe ainsi un peuplement qui se fait d'abord en mètre est de l'ordre de 75 à 200 ¡¿m, sont souvent pré­ direction de l'Est.

Régions Age Auteurs région d'Oslo Ordovicien moyen Harland, 1981 Moskalenko, Estonie base de l'Ordovicien 1956 supérieur

Est du Kazakhstan base de l'Ordovicien GnilovsJcaya, 1965 supérieur

région de Trondheim Ordovicien supérieur Hoeg, 1932 (Norvège)

Province de Leningrad Ordovicien supérieur Moskalenko, 1956

Sud de l'Ecosse Ordovicien supérieur Hoeg, 19Î2 Elliott, 1972

Archipel arctique Ordovicien supérieur Poncet, 1986 canadien (îles Devon et Ellesmere)

SW de la Baie d'Hudson Ordovicien supérieur Poncet, 1986

New World Island, Ordovicien supérieur Home & Johnson, Newfoundland (Canada) 1970

Tableau I. Table I.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 — Ordovicien supérieur. A l'Ordovicien supérieur, le peuplement de la pro­ vince à Vermiporelles est achevé. Les plates-formes de la Laurentia sont colonisées ainsi que l'Ouest de la Scandinavie (région de Trondheim) (Neuman et Bruton, 1974) et l'Ecosse qui faisaient partie de la Plaque nord- américaine, et se situaient alors à proximité du Groen­ land (fig. 3).

2) Implications paléogeographiques. Les étapes du peuplement de la province à Vermi­ porelles montrent qu'il existe un retard dans le peuple­ ment des régions situées à l'Ouest de la Plaque nord- européenne par rapport aux régions situées à l'Est. La cause de ce retard réside vraisemblablement dans la présence d'un Océan proto-atlantique (Iapetus) (Wilson, 1966) encore suffisamment large, à l'Ordovicien moyen et au début de l'Ordovicien supérieur, pour jouer le rôle d'une barrière biogéographique empêchant le peu­ plement des plates-formes situées sur sa marge ouest. Il faut donc attendre l'Ordovicien supérieur pour que cet " océan " soit franchi par les Vermiporelles. Ce fait n'est pas isolé. C'est ainsi qu'au Caradoc les faunes de brachiopodes et de trilobites présentent des deux côtés de l'Océan des genres communs (Wil­ liams, 1973 ; Cocks et Fortey, 1982). A la fin de l'Ashgill, la plupart des espèces sont identiques de part et d'autre de l'Océan proto-atlantique. Il en est de même d'une faunule de conodontes d'âge ashgill présente en Ecosse, et par conséquent sur la marge de la Plaque nord-américaine, qui est très comparable à celle que l'on- Tencontre en Balto-Scandinavie (Plaque nord- européenne) (Bergstrôm et Orchard, 1985). Ce qui n'était pas le cas pour les faunes plus anciennes de conodontes. A partir de ces faits, l'hypothèse a été avancée que ces échanges de faunes, de part et d'autre du Proto-atlantique, étaient dus à une réduction de largeur de cet Océan (McKerrow et Ziegler, 1972 ; Johnson, 1976; Bergstrôm et Orchard, 1985) à l'Ordovicien supérieur. On sait en effet qu'au début de l'Ordovicien les Plaques nord-américaine et nord-européenne cessè­ rent de s'écarter et commencèrent à se rapprocher à partir du Trémadoc {Stillman, 1984). Fig. 2. L'exemple du peuplement de la province ordovi- A. Carte montrant la répartition mondiale des gisements à cienne à Vermiporelles apparaît comme un argument Vermiporelles. supplémentaire venant renforcer l'hypothèse d'une dimi­ B. Carte montrant la distribution mondiale des carbonates nution sensible de la largeur du Proto-atlantique à la fin de mers chaudes pour l'Ordovicien moyen (d'après de l'Ordovicien. Jaanusson, 1972). A titre d'indication, on peut rapporter que Me C. Carte montrant la distribution mondiale des récifs d'âge Kerrow et Cocks (1976) ont calculé en se basant sur la caradocien et ashgillien (d'après Webby, 1984). durée de vie des larves pélagiques de brachiopodes, Fig. 2. et par analogie avec les taux actuels de subduction A. Map showing the global distribution of Vermiporella. que le Proto-atlantique, à la fin de l'Ashgill, devait B. Map showing the global distribution of warm-water avoir entre 2.000 et 3.000 kilomètres de large. Cette origin carbonates during Ordovician times (after valeur moyenne pouvant être plus faible étant donné Jaanusson, 1972). que cet Océan n'avait sans doute pas des marges C. Map showing the global distribution of reefs during parallèles. Caradocian and Ashgillian times (after Webby, 1984).

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Fig. 3. — Carte paléogéographique pour l'Ordovicien moyen et supérieur, inspirée des travaux de Whittington et Hughes (1974), Scotese et al. (1979) et Smith (1981). L'Europe du Nord a été placée, pour sa plus grande partie, dans la ceinture intertropicale, conformément aux travaux de Whittington et Hughes (1974), et à la répartition des carbonates de mers chaudes et des récifs (cf. fig. 2, B et C). L'hypothèse d'une mer mêdio-européenne (mer de Tornquist) a été reprise pour rendre compte, d'une part, de la position intertropicale de la région baltique et. d'autre part, des traces de glaciation fini-ordoviciennes, présentes sur l'Europe du Sud-Est, qui impliquent pour cette dernière une latitude élevée. Gisements de Vermiporelles datés : 1, de l'Ordovicien moyen ; 2, de la base de l'Ordovicien supérieur ; 3, de l'Ordo­ vicien supérieur. E, Angleterre. — El. Est de l'Irlande. — EN, Est de Terre-Neuve. — WS, Ouest de la Scandinavie. — S, Ecosse. — WI, Ouest de l'Irlande. — WN, Ouest de Terre-Neuve. — K. Gisements de l'Est du Kazakhstan (sa position est hypothétique). Les secteurs des Provinces maritimes du Canada et de l'Etat de la Nouvelle Angleterre (U.S.A.), situés alors près du continent de Gondwana, n'ont pas été figurés. tig. 3. — An attempt of paleogeographicat interpretation of the position of continental plates during Middle and Upper Ordovician times (after Whittington and Hughes, 1974 ; Scotese et al., 1979 ; Smith, 1981). nearly all the northern Europe has been located in tropical latitudes by reference both to Whittington and Hughes 'works (1974) and to the distribution of warm-water carbonates and reefs. A marine medio-European space (Tornquist's sea) is supposed to explain the location of Baltic Region in tropical latitudes and the presence of tilloids in southeastern Europe. Vermiporella : 1, Middle Ordovician in age; 2, Early Upper Ordovician in age; 3, Upper Ordovician in age. E. England. — EI, Southeastern Ireland. — EN, Eastern Newfoundland. — WS, Western Norway. — S, Scotland. — WI, Western Ireland. — WN, Western Newfoundland. — K, Outcrops of eastern Kazakhstan (hypothetical position).

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 CONCLUSION Le peuplement de cette Province, qui s'est effectué par étapes, montre que l'Océan proto-atlantique n'a De l'Ordovicien moyen à l'Ordovicien supérieur, pu être franchi par les Vermiporelles qu'à la fin de les Vermiporelles ont conquis une aire paléogéogra­ phique qui se situe en zone intertropicale. Cette aire l'Ordovicien, époque à laquelle cet Océan aurait cessé représente une province dont les frontières étaient d'être une barrière biogéographique pour bon nombre essentiellement d'ordre paléoclimatique. de taxons.

BIBLIOGRAPHIE

1) BASSOULLET J.P., BERNIER P.. DELOFFRE R.. 14) McELHINNY M.W., BRIDEN J.C., JONES D.L. et GENOT P.. JAFFREZO M. et VACHARD D. (1979) BROCK A. (1968). — Geological and geophysical — Essai de classification des Dasycladales en tribus. implications of paleomagnetic results from Africa. Bull. Centr. Rech. Explor.-Prod. Elf-A quit aine, 3, 2, Rev. Geophys., 6, p. 201. p. 429-442. 15) McKERROW W.S. et ZIEGLER A.M. (1972). — 2) BERGSTROM S.M. et ORCHARDS M.J. (1985). — Silurian paleogeographic development of the Proto- Conodonts of the Cambrian and Ordovician Systems Atlantic Ocean. 24th. I.G.C., section 6, p. 4-10. from the British Isles. In Higgins A.C. et Austin R.L. 16) McKERROW W.S. et COCKS L.R.M. (1976). — (Eds.), a Stratigraphical Index of Conodonts. British Progressive faunal migration across the lapetus Ocean. Micropaleontological Society Series, p. 33-67. Nature, v. 263, p. 304-306. 3) BURRET C. (1973). — Ordovician biogeography and 17) MOSKALENKO T.A. (1956). — Deyaki Dasyclada- continental drift. Palaeo-3, 13, p. 161-201. ceae z ordovika Priblatiki. Nauk. zap. Chernivetzk. un-t, ser. geogr. Nauk. v. 22. n" 2, p. 232-253. 4) COCKS L.R.M. et FORTEY R.A. (1982). — Faunal evidence for oceanic separations in the Palaeozoic of 18) NEUMAN R.B. et BRUTON D.L. (1974). — Early Britain. J. geol. Soc. London, v. 139, p. 465-478. Middle Ordovician fossils from the Holanda area. Trondheim region, Norway. Nor, geol. Tiddskr., 54. 5) ELLIOTT G.F. (1972). — Lower Palaeozoic green p. 69-115. algae from Southern Scotland, and their evolutionary significance. Bull. British Museum (N.H.) Geology. 19) PIA J. (1920). — Die Siphoneae Verticillatae vom v. 22, n° 4, p. 358-376. Karbon bis zur Kreide. Abhandl. Zool.-Botan. Gesel- schajt in Wien, Wienna, v. 11, pt. 2. p. 1-263. 6) EMBERGER J. (1978). — Les algues du Dévonien. - Essai d'un inventaire bibliographique, géographique, 20) PONCET J. (1986). — Les Algues calcaires du Paléo- stratigraphique. Bull. Inst. Géol. du Bassin d'Aquitaine. zoïque inférieur de la Baie d'Hudson et de l'Archipel numéro spécial, 94 p. arctique canadien. Bull. Centres Rech. Explor.-Prod. Elf-Aquitaine, 10, 2. p. 259-282. 7) GNILOVSKAYA M.V. (1965). — Vodorosli Vermi- 21) ROUX A. (1985). — Introduction à l'étude des algues porella iz Ordovika Khrebta Tabargatay. Paleont Zh., fossiles paléozoïques (de la bactérie à la tectonique n° 1, p. 133-144. des plaques). Bull. Centres Rech. Explor.-Prod. Elf- 8) HARLAND T.L. (1981). — Middle Ordovician reefs Aquitaine, 9. 2. p. 465-699. of Norway. Lethaia, 14, p. 169-188. 22) RUNCORN S.K. (1959). — Rock magnetism. Science, 9) H0EG O. (1932). — Ordovician algae from the 129. p. 1002. Trondheim area. Norska Vidensk, Akad. Oslo, Skrifter 23) SCOTESE CR.. BAMBACH R.K.. BARTON C. Mat.-Nat. Kl., n° 4. p. 63-96. VAN DER WOO R. et ZIEGLER A.M. (1979). — Paleozoic base maps. J. Geol., v. 87, 3. p. 217-277. 10) HORNE S.H. et JOHNSON J.H. (1970). — Ordovician Algae from boulders in Silurian deposits of New World 24) SMITH A.G. (1981). — Phanerozoic Equal-Area Maps. Island, Newfoundland. J. Palaeont., Chicago, 44, Geol. Rdsch., 70. 1. p. 91-127. p. 1055-1059. 25) SPJELDNAES N. (1976). — Ordovician climates 11) JAANUSSON V. (1972). — Aspect of carbonate sedi­ (abstract). In Basset M.G. Ed., The Ordovician System. mentation in the Ordovician Baltoscandia. Lethaia, University of Wales Press and National Museum of v. 6. p. 11-34. Wales, Cardiff, p. 67-69. 12) JAANUSSON V. (1984). — What is so special about 26) STOLLEY E. (1893). — Ueber silurische Siphoneen. the Ordovician ? In Bruton D.L. Ed., Aspects of the N. Jb. Min., 2, p. 135-146. Ordovician System. Palaeontological Contributions 27) WILLIAMS A. (1973). — Distribution of brachiopocli from the University of Oslo, n° 295, p. 1-3. assemblages in relation to Ordovician palaeogeography. Spec. Pap. Palaeontol., 12. p. 241-269. 13) KOZLOVSKI R. et KAZMIERCZAK J. (1968). — On two ordovician calcareous algae. Acta Palaeontologica 28) WILSON J.T. (1966). — Did the Atlantic close and Polonica, v. 13. n° 3, p. 325-341. then reopen? Nature, London, p. 676-681.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Ann. Soc. Géol. Nord CVI. 285-297. Décembre 1987.

Minéraux argileux des faciès purbeckiens:

Jura suisse et français, Dorsef (Angleterre) et Boulonnais (France)

Clay minerals of Purbeckian faciès : Swiss and French Jura, Dorset (England) and Boulonnais (France)

par Jean-François DECONINCK (*)

Résumé. — Les assemblages argileux des faciès purbeckiens du Jura, du Dorset et du Boulonnais présentent trois principaux caractères communs : — l'abondance des smectites alumino-ferrifères traduit l'érosion de vertisols développés sur les zones continentales à relief peu accentué ; — les fortes proportions d'illites ferrifères qui proviennent en grande partie de trans­ formations de smectites détritiques dans des bassins semi-clos en contact temporaire avec le domaine marin et soumis à une forte evaporation ; — la rareté de la chlorite qui s'explique par l'existence de climats très hydrolysants conduisant à sa dégradation. La kaolinite. quasiment absente dans le Jura, toujours présente dans le Boulonnais, n'apparaît qu'à partir de la base du Middle Purbeck dans le Dorset. Elle traduit dans ces régions la proximité de zones continentales soumises à une active érosion. Enfin, la palygorskite. toujours en faible proportion, ne se rencontre que dans les formations évapo- ritiques du Nord-Ouest du Jura et du Dorset.

Abstract. — Clay-mineral assemblages from Purbeckian deposits sampled in the Jura Mountains, the Dorset coast and the Boulonnais display three common features : — abundant Al-Fe smectite results from gentle erosion of vertisoils developed in down­ stream continental areas ; — high percentage of Fe-rich illites originates in transformations of detrital Al-Fe smectites. These processes occur into semi-enclosed basins temporarily flooded by marine waters and then submitted to intensive evaporation ; — the scarcity of chlorite is probably a consequence of its degradation under strongly hydrolyzing climates. Kaolinite is very rare in the Jura Mountains, but ubiquitous in the Boulonnais. In the Dorset, this mineral is present above the lowermost part of the Middle Purbeck. Kaolinite is issued from nearby continental areas submitted to strong erosion. Finally, small amounts of palygorskite occur in evaporitic formations of the Dorset and of the northwestern part of the Jura Mountains.

(*) Département de Géologie et de Paléontologie, Université de Genève, 13, rue des Maraîchers, 1211 Genève 4 (Suisse). Adresse actuelle : Laboratoire de dynamique sédimentaire et structurale. U.F.R. des Sciences de la Terre, U"iversité de Lille I. 59655 Villeneuve d'Ascq Cedex (France). Note présentée le 3 Décembre 1986 et acceptée pour publication par le Conseil de la S.G.N. le 7 Janvier 1987.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 I. — PRESENTATION GEOGRAPHIQUE mitiques du Portlandien, appelés Tidalites de Vouglans ET GEOLOGIQUE. — ECHANTILLONNAGE (Bernier, 1984) et la formation transgressive de Pierre Châtel datée du Berriasien moyen à la base (Clavel et al., 1986). Le Purbeckien est constitué essentielle­ Les faciès purbeckiens, largement répandus en ment de bancs calcaires centimétriques à pluri-déci- Europe occidentale correspondent à des sédiments métriques dont les faciès indiquent le dépôt dans des laguno-lacustres déposés au voisinage de la limite milieux variables : marins sous faible tranche d'eau, Jurassique-Crétacé. Ils témoignent de l'importante saumâtres, lacustres ou hypersalins. Les bancs calcaires régression intervenant à la fin du Portlandien et ont sont parfois séparés par des lits de marnes (1 cm à été, tantôt rattachés au sommet du Jurassique, tantôt 2,4 m) de couleur gris-vert. Les faciès purbeckiens du à la base du Crétacé. Dans cette étude, nous avons Jura sont organisés de manière séquentielle, les marnes considéré trois zones d'affleurement : le Jura suisse et correspondant au sommet de séquences émersives français, le Dorset en Angleterre méridionale et le (Deconinck et Strasser, sous presse). Les limites d'affleu­ Boulonnais (fig. 1). rement des faciès purbeckiens du Jura s'étendent depuis la latitude de Bienne au Nord jusqu'à celle de Chambéry au Sud (A, fig. 1). A) Purbeckien du Jura. La fraction argileuse (< 2 firn) d'environ 125 échan­ Dans le Jura suisse et français, les faciès purbeckiens tillons, surtout marneux mais aussi quelques calcaires, sont compris entre les calcaires massifs parfois dolo- répartis sur 24 coupes, a été analysée.

Fig. 1. — Localisation géographique des domaines et coupes étudiés. A : Jura suisse et français. — B : Dorset. — C : Boulonnais. Fig. 1. — Location of the studied sections. A : Swiss and French Jura. — B : Dorset. — C : Boulonnais.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 B) Purbcckien du Dorset. à l'autre (fig. 2). La chlorite, la kaolinite, les inter­ stratifiés chlorite-smectite et la palygorskite sont pré­ Les faciès purbeckiens ont également été étudiés sents localement et dans tous les cas en faibles dans le Dorset, région située au Sud de l'Angleterre proportions. à l'Ouest de l'île de Wight (B, fig. 1). Ils sont subdivisés en Lower Purbeck Beds, Middle Purbeck Beds et Upper Les assemblages argileux moyens calculés pour Purbeck Beds. Les faciès sont constitués principalement chaque coupe étudiée permettent la distinction de deux de calcaires, de marnes et d'argilites, déposés dans des zones (fig. 3) : milieux peu profonds d'eaux douces à hypersalines (West, J975). Deux coupes ont été échantillonnées: — une zone nord-occidentale caractérisée par des as­ semblages constitués à la fois par l'illite et la smectite. lu coupe de Durlston Bay (42 échantillons) dont la lithologie détaillée est donnée par Clements (1969) et — une zone sud-orientale où l'illite est pratiquement la coupe de Lulworth Cove (15 échantillons), située exclusive. Ce minéral n'est associé qu'à de faibles propor­ plus à l'Ouest (B, fig. 1). La coupe de Durlston Bay tions d'interstratifiés (Deconinck et Strasser, sous presse). comprend deux ensembles lithologiques, les Lulworth Beds qui se caractérisent, surtout à la base, par la 1) LA SMECTITE. fréquence d'évaporites, et les Durlston Beds dont la base est aisément repérable grâce aux Cinder Beds L'étude détaillée de ce minéral est délicate dans constitués par un ensemble de bancs lumachelliques la mesure où il est toujours associé à des proportions à Liostrea. La coupe de Lulworth Cove a été échan­ variables d'illite. Cependant, l'étude par analyse ther­ tillonnée depuis la base du Lower Purbeck jusqu'aux mique différentielle (ATD) d'échantillons riches en Cinder Beds situés dans la partie inférieure du Middle smectite (80-85 %) a permis de montrer que ces miné­ Purbeck. raux étaient dioctaédriques et avaient un comportement de smectites alumino-ferrifères (Deconinck et Strasser, sous presse). C) Purbeckien du Boulonnais.

Les faciès purbeckiens du Boulonnais sont peu 2) L'ILLITE. épais (2 à 2,5 m) et comportent à la base, des calcaires stromatolithiques (calcaires en chou-fleur) surmontés par Ce minéral, pratiquement pur dans une cinquan­ une lumachelle à Anisocardia socialis et Fabanella taine d'échantillons, a fait l'objet d'une étude plus hononiensis (Bonté, 1969). Au Nord de la Pointe aux approfondie. Oies, apparaît localement au sein des calcaires concré- a) Diffraction des rayons X. tionnés un niveau de marnes silteuses verdâtres. Deux affleurements ont fait l'objet d'une étude minéralogi- L'illite du Purbeckien du Jura présente une cristal- que : l'un situé entre la Pointe aux Oies et Ambleteuse, linité médiocre, généralement comprise entre 0,6 et l'autre situé au niveau du Cap de la Crèche (C, fig. 1). l"2 0CuKœ (l'indice de cristallinité de l'illite corres­ Au total, 8 échantillons de ces faciès ont été analysés. pond à la largeur à mi-hauteur du pic à 10 À sur l'essai glycolé). La mesure du rapport de la hauteur de la réflexion basale (001) à 10 À sur la hauteur de II. — METHODES D'ETUDES l'harmonique (002) à 5 À suggère un caractère ferri- fère marqué. En effet, ce rapport voisin de 1 dans le Les fractions argileuses (particules de taille infé­ cas d'illites alumineuses (muscovites) s'élève lorsque la rieure à 2 jum) sont extraites et analysées par diffrac­ proportion de fer augmente (Brindley et Brown, 1980). tion des rayons X sur pâtes orientées, grâce à un Dans le cas de glauconite. ce rapport tend vers l'infini. diffractomètre Philips PW 1730. La différenciation des Les rapports mesurés pour les illites purbeckiennes sont minéraux argileux s'effectue à l'aide de divers essais : compris entre 2 et 4,8. La raie (060) de ces illites se état naturel, saturation à l'éthylène-glycol, chauffage situe vers 1,500 À et caractérise des minéraux diocta­ à 490°C pendant deux heures, saturation à l'hydrazine- édriques. Enfin, l'étude des diagrammes de poudres hydrate. Le détail du protocole analytique est donné désorientées indique l'appartenance au polytype 1 Md. par Holtzapffel (1985). Les analyses chimiques ont été réalisées sur une microsonde Camebax par frittage b) Analyses chimiques. (Debrabant et al., 1985). Après avoir obtenu des résultats comparables entre les analyses par absorption atomique et les analyses à la microsonde, nous n'avons envisagé que les secondes, III. — RESULTATS plus rapides à mettre en œuvre. Les résultats analyti­ ques (douze échantillons) confirment le caractère ferri- A) Jura suisse et français. fère des illites. Le calcul des formules structurales Les assemblages argileux sont constitués essentiel­ dont nous donnons un exemple (tabl. 1), permet de lement d'illite, de smectite et d'interstratifiés illite- situer les illites purbeckiennes dans un diagramme smectite. Les proportions relatives d'illite et de smectite caractérisant chimiquement les illites. Les illites des varient souvent considérablement d'un niveau marneux faciès purbeckiens du Jura se placent dans le domaine

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 des illites ferrifères, entre les illites alumineuses et les glauconites (fig. 4). H Fe TI0 K Nn Ca0 n'éch SiOj Al2°3 8° 2°3 2 2° 2° Bo28 S6.60 23.02 3.73 7.84 0.5S 7,03 0.19 0.9S c) Microscopie électronique à transmission. (Sl3,56-A10.44)(A1127'reO.37-M80.35'TlO.O3)KO.56-N*O.O2'C*O.O6 °10 <0H)2 Les illites ferrifères du Purbeckien du Jura se présentent toujours en particules de petites tailles (géné­ ralement inférieure à 1 pm) et à contours peu nets. Tableau I. — Exemple d'analyse chimique (microsonde) L'aspect général rappelle celui de smectites flocon­ et formule structurale d'illite du Purbeckien du Jura. neuses, du reste difficiles à différencier lorsqu'elles Table I. — Example of chemical analysis (microprobe) ami sont associées aux illites ferrifères. Il s'agit d'un aspect structural formulae of a Purbeckian illite.

LITHOL. éch. MINERAUX ARGILEUX 5.05* . 100

37 ILQ

29H là + +

1 1 . I —1—i—'—i—I P*

+ +

LEGENDE

LITHOLOGIE MINERAUX ARGILEUX MINERAL ASSOCIE

| 1 I 11 calcaires chlorite Q = Quartz

\f/ *\ calcaires dolomitiques illite + = rare

|-~-~-| marnes | | illite-sraectite ++ • commun

| ^ ] évaporites XS/j\ chlorite-smectite

I I I I II smectite

Fig. 2. — Minéralogie des argiles de la coupe de Poizat (lithologie d'après A. Strasser). Fig. 2, — Clay mineralogy of Poizat section (lithology after A. Strasser).

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 i habitue] pour des illites détritiques qui présentent qua tités de chlorite, d'interstratifiés irréguliers et de généralement des contours nets et parfois un aspect palygorskite (fig. 5). Ces assemblages argileux rappel­ moiré. lent ceux observés dans la partie nord-occidentale du Jura (fig. 3). Les Durlston Beds sont caractérisés à la base par la prédominance de smectites, mais très B) Dorser. rapidement vers le haut, l'illite et surtout la kaolinite qui apparaît pour la première fois, tendent à sup­ 1) COUPE DE DURLSTON BAY. planter les smectites. Enfin, au sommet du Middle Les assemblages argileux sont constitués surtout Purbeck et dans l'Upper Purbeck, la smectite aug­ par l'illite (10 à 85 %) et la smectite (35 à 80 %). mente à nouveau aux dépens des autres minéraux Les proportions relatives de ces deux minéraux varient argileux (fig. 5). considérablement d'un échantillon à l'autre. Associées à ces deux espèces minérales, on rencontre de faibles

v 3

Bi 1.6

Glauconite

o P. a il fa se La« •o il 'Sai- S li, Vu Do< î*VF limite d'affleurement , /Moscovite des faciès purbeckiens 0.2 0.4 0.6 0.8 10 coupe complète • coupe incomplète secteurs à illite et iïïïTI smecti te Nombre d'ions Al^+ en secteurs à illite un exclusive position tétraédrique. •CE

A "Glauconitic illite" (PORRENGA 1968) A2"Glauconitic mica" (KELLER 1958) 3 Fig. 3. — Répartition géographique moyenne des assem­ A "Glauconitic mica" (PARRY & REEVES 1966) blages argileux purbeckiens du Jura. V Illites ferriques (JUNG 1954) CC, Cluse de Chailles. — CB. Col du Banchet. — CE, • Illites ferrifêres du Purbeckien du Jura Col de l'Epine. — Bo, Bourdeaux. — Ye. Yenne. — VF, Val de Fier. — Do, Dorche. — Vu. Vuache. — Sa, Salève. — Po, Poizat. — Ch, Chézery. — Cr, Crozet. — Th. Thoirette. — CG, Chapeau du Gendarme. — La. Lavans. — SC, Saint-Claude. — LD, La Dôle. — Ec, Fig. 4. — Diagramme montrant le caractère ferrifere des Echadex. — Mo. Morand (forage). — Pe. Pétrafélix. — LC. illites purbeckiennes, chimiquement intermédiaires entre les Les Clées. — SA, Source de l'Ain. — Co. Cornaux. illites alumineuses et les glauconites (d'ap. Porrenga, 1968). Bi, Bienne. Fig. 4. — Graph showing Purbeckian Fe-rich illite with Fig. 3. — Géographie distribution of Purbeckian mean a chemical composition intermediate between ìllite- clay-mineralogical assemblages of the Jura Mountains. muscovite and glauconite (after Porrenga, 1968).

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 LEGENDE LITHOLOGIE calcaires calcaires gréseux calcaires à silex calcaires marneux lumachelles argilites et marnes gypse rz3 lacune d'observation MINERAUX ARGILEUX chlorite HI illite illite-smectite chlorite-smectite smectite EH kaolinite palygorskite MINERAUX ASSOCIES Q - quartz P - feldspath Go - goethite Jar - jarosite + rare ++ commun +++ abondant

C.F. "Cypris" Freestones H.C-B. Hard Cockle Beds SB. Scallop Beds B.S.L.Broken-shell limestone U B. Unio Beds

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Fig. 6. — Minéralogie des argiles de la coupe de Lulworth Cove, Dorset (même légende que la fig. 4. — P, Port- landien. — BB, Broken Beds. — DB, Durlston Beds. — CB, Cinder Beds. — LDB, Lower Dirt Bed. — GDB. Great Dirt Bed). hig. 6. — Clay mineralogy of Lulworth Cove section, Dorset (Legend as on fig, 4. — P, Portlandian. — BB, Broken Beds. — DB, Durlston Beds. — CB, Cinder Beds. — LDB, Lower Dirt Bed. — GDB, Great Dirt Bed).

2) COUPE DE LULWORTH COVE. C) Boulonnais. Les assemblages argileux sont très comparables à Les faciès purbeckiens du Boulonnais contiennent ceux de la coupe de Durlston Bay. A la base, deux des proportions variables d'illite, de smectite, d'inter­ niveaux particuliers, LDB (Lower Dirt Bed) et GDB stratifiés irréguliers et de kaolinite. La smectite est très abondante à la Pointe aux Oies (fig. 7), moins (Great Dirt Bed), contiennent de fortes proportions fréquente au Cap de la Crèche où la kaolinite apparaît d'interstratifiés illite-smectite (fig. 6). Ces niveaux cor­ en plus fortes proportions (Deconinck et al., 1982). respondent à des paléosols. Des racines et la présence Les assemblages minéralogiques sont comparables à de galets noirs attestent d'une exposition subaérienne ceux du Berry (Bassin de Paris) (Debrand-Passard, (Strasser, 1984; Francis, 1986). 1982) et à ceux des Durlston Beds du Dorset.

Fig. 5. — Minéralogie des argiles de la coupe de Durlston Bay, Dorset (lithologie d'après Clements, 1969). Fig. 5. — Clay mineralogy of Durlston Bay section, Dorset (lithology after Clements, 1969).

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 IV. — DISCUSSION : que », « glauconitic mica», « glauconie », «illite fer­ ORIGINE DES MINERAUX ARGILEUX rifere » et « glauconitic illite ». Dans le Dorset, un seul niveau très illitique (n° 104, fig. 5) a été rencontré. A) La smectite. 1) INFLUENCE DE LA DIAGENÈSE D'ENFOUISSEMENT. Les smectites alumino-ferrifères sont largement répandues au Mésozoïque, aussi bien dans le domaine Dans le Jura, l'augmentation de la proportion atlantique que téthysien où elles ont généralement une d'illite aux dépens des smectites vers le Sud-Est (c'est-à- origine détritique (Chamley et Debrabant, 1984 ; dire en direction de l'orogène alpin), suggère l'influence Chamley et Deconinck, 1985). Ces minéraux peuvent d'une diagenèse d'enfouissement. Cependant, dans des se former actuellement dans des vertisols de zones coupes où l'illite est exclusive dans les faciès purbec­ continentales peu déclives et sous climats chauds à kiens, des formations sous-jacentes contiennent des forts contrastes saisonniers de l'humidité (Paquet, 1970). smectites, minéraux très sensibles aux augmentations De tels climats existaient au Purbeckien comme en de pression et de température [ex. coupe du Val de attestent les données paléobotaniques (Francis, 1984). Fier (VF), cf. Deconinck, 1984]. Par ailleurs, au cours La présence, en assez fortes proportions de ces miné­ de la diagenèse d'enfouissement, les smectites se trans­ raux dans le Purbeckien, suggère par conséquent l'éro­ forment plutôt en chlorite qu'en illite dans les calcaires sion de sols riches en smectites développés sur les (Deconinck et Debrabant, 1985). Or dans les bancs parties continentales peu déclives. calcaires purbeckiens, la chlorite n'a pas été rencon­ trée. La composition minéralogique des calcaires est identique à celle des marnes. Sur la coupe de Durlston B) L'illite. Bay dans le Dorset, la smectite domine en moyenne le cortège argileux sur l'ensemble de la coupe et indique Les illites purbeckiennes du Jura ont une compo­ que l'influence de la diagenèse d'enfouissement est sition intermédiaire entre les illites alumineuses et les négligeable. glauconites. De tels minéraux ont été décrits dans des roches d'âges variés, mais souvent dans des marnes En résumé, les très fortes proportions d'illite ren­ verdâtres contenant du gypse comme dans le Purbec­ contrées dans certains niveaux purbeckiens du Jura kien du Jura. Porrenga (1968) donne une bonne revue et du Dorset ne résultent pas d'une diagenèse d'enfouis­ de ces minéraux successivement appelés « illite ferri- sement.

MINERAUX] INDICE DE LITHOLOGIE MINERAUX ARGILEUX ASSOCIES CRISTALLIN ITE 5,0V. DE L' ILLITE 100 Q I F |Go . 0.5 . 56 . +++*

LEGENDE

LITHOLOGIE MINERAUX ARGILEUX MINERAUX ASSOCIES

H^rir] calcaires stromatolithiques illite Q =» quartz lumachelles à Anisooardia Boaialis I | illite - smectite F = feldspath marnes chlorite - smectite Go = goethite II I I II smectite + rare +++ abondant I kaolinite

Fig. 7. — Minéralogie des argiles des faciès purbeckiens de la Pointe aux Oies (Boulonnais). Fig. 7. — Clay mineralogy of the Purbeckian fades of Pointe aux Oies (Boulonnais).

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 2) INFLUENCE DÉTRITIQUE. du domaine marin. Il est d'ailleurs frappant de constater que dans ce secteur, le type d'oolithes rencontré dans Les illites détritiques proviennent généralement de les calcaires indique une formation sous influence roches cristallines des zones continentales profondes. d'eaux marines (Strasser, 1986). La répartition des L'abondance d'illite dans les sédiments purbeckiens minéraux argileux pourrait s'expliquer du fait de la pourrait suggérer l'érosion très vigoureuse de domaines présence dans l'eau de mer, d'ions K+ nécessaires aux émergés à relief accentué. Cependant, cette hypothèse transformations de smectites en illites. Mais, dans cette va à rencontre de nombreux faits : eau, la concentration en potassium est trop faible et 1" L'érosion vigoureuse des continents affecte géné­ les transformations de smectites en illites ne se produi­ ralement des sols et des roches différents, d'âges variés, sent pas. En revanche, dans des bassins en contact et entraîne par conséquent une diversification des miné­ temporaire avec le milieu marin et soumis à une forte raux argileux. Dans le Purbeckien, les assemblages évaporation, on peut supposer que la concentration très homogènes à illite ne peuvent donc pas être expli­ en potassium augmente et devienne suffisante pour qués par des mécanismes d'héritage terrigène. Par provoquer I'illitisation des smectites. De tels bassins ailleurs, les faciès essentiellement carbonates, pratique­ devaient exister au Purbeckien puisqu'on trouve fré­ ment dépourvus de quartz détritique, ne s'accordent quemment des évaporites (gypse, célestine, anhydrite). pas du tout avec une érosion active de l'arrière-pays. Srodon et Eberl (1984) et Eberl et al. (1986) ont 2" La localisation même des sources pourvoyeuses décrit des transformations de smectites en interstrati­ de matériaux détritiques pose problème, puisqu'au Sud- fiés illite-smectite, résultant d'une succession de cycles Est du Jura s'étendait au Jurassique-Crétacé un d'humidification et d'assèchement en milieu potassique. domaine marin : le bassin subalpin. De tels cycles sont envisageables dans le Purbeckien, notamment dans les niveaux de marnes vertes du Jura 3" Le caractère ferrifère marqué des illites ne qui correspondent au sommet de séquences émersives s'accorde pas non plus avec une influence détritique (Deconinck et Strasser, sous presse). De nombreux puisque dans ce cas, c'est surtout des micas blancs de cycles ont pu se produire puisque ces marnes sont type muscovite et par conséquent à tendance alumi- probablement restées émergées durant une longue neuse, que l'on trouve dans la sédimentation. période. Dans le Dorset, les mêmes mécanismes sont 4" Enfin, les données de la microscopie électronique envisageables dans Ja mesure où les caractères chimi­ indiquent un aspect différent de celui rencontré habi­ ques des illites du niveau 104 de la coupe de Durlston tuellement pour des micas détritiques. Bay sont comparables aux illites du Jura. Dans ce secteur, Sladen et Batten (1984) avaient d'ailleurs L'ensemble de ces observations suggère que les îemarqué qu'une partie des illites devait avoir une assemblages essentiellement illitiques du Purbeckien origine authigène. De plus, El-Shahat et West (1983) n'ont pas une origine détritique. signalent la présence de « glauconie d'eau douce » (freshwater « glauconite ») dans certains niveaux.

3) PROCESSUS AUTHIGÉNIQUES. Sur la coupe de Lulworth Cove, les niveaux 2 Deux origines des illites ferrifères ont été propo­ (LDB) et 7 (GDB) contiennent une forte proportion sées dans la littérature. La première fait intervenir d'interstratifiés illite-smectite (fig. 6). Ces niveaux cor­ une précipitation directe de ces minéraux dans le respondent à des paléosols, où des cycles d'humidifi­ milieu de sédimentation (Jung, 1954 ; Estéoule-Choux, cation et d'assèchement ont pu se produire et provo­ 1984). La seconde, évoquée par de nombreux auteurs, quer des transformations de smectites en interstratifiés fait plutôt intervenir une transformation de smectite illite-smectite. en illite ferrifère (Keller, 1958 ; Gabis, 1963 ; Parry En résumé, les illites ferrifères des faciès purbec­ et Reeves, 1966; Porrenga, 1968; Kossovskaya et kiens du Jura et du Dorset résultent de transformations Drits, 1970; Decarreau et al., 1975). Cette seconde de smectites dans des conditions de surface. Les trans­ origine est probable dans le Purbeckien puisque les formations se produisent sous l'effet de cycles d'assè­ smectites détritiques y sont largement répandues. La transformation de smectite en illite nécessite la pré­ chement et d'humidification par des eaux marines. sence d'une concentration suffisante en potassium dans le milieu de sédimentation. Il convient donc de recher­ C) La kaolinite. cher l'origine de cet élément. Le potassium peut pro­ venir des parties amont bien drainées des bassins La kaolinite a été rencontrée d'une part dans les versants au même titre que les autres éléments chimi­ faciès purbeckiens du Boulonnais, d'autre part dans ques ou encore provenir du lessivage de roches le Dorset, mais uniquement dans la partie supérieure volcaniques. du Middle Purbeck et dans l'Upper Purbeck. Un lavage effectué sur un niveau de marne silteuse du Cependant, la répartition géographique moyenne Purbeckien du Boulonnais a révélé la présence de des assemblages argileux du Jura, indique une fréquence Corbula et d'un gastéropode (Pachychilus ; dét. de plus importante des illites dans le Sud-Est en direction Loriol, in Arkell, 1941) caractérisant le Middle Purbeck,

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 1an

Purbeckien du Jura, Lower Purbeck et base du Middle Purbeck, Dorset.

Fig 8 — Environnements de dépôt des argiles purbeckiennes.

Fig. g. - Depositionnal and environmental settings of Purbeckian clay minerals.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 ce qui suggère que le Purbeckien du Boulonnais cor­ qu'apparemment toutes les conditions requises pour sa respondrait aux Corbula Beds du Dorset (cf. fig. 5). formation soient réunies : existence de milieux chimi­ Cependant, cette hypothèse n'est pas en accord avec quement confinés, soumis à une forte evaporation, cli­ les observations de Ager et Wallace (1966) qui tendent mat chaud à forts contrastes saisonniers de l'humidité. à rapprocher les faciès stromatolithiques du Lower La relative rareté de la palygorskite, minéral magné­ Purbeck (Hard Cap, ex. coupe de Lulworth Cove, sien, résulte peut-être de la mobilisation du magnésium lig. 6) avec les calcaires concrétionnés du Boulonnais. sous forme de dolomite.

La kaolinite des faciès du Boulonnais provenait probablement de la ride ardennaise, zone émergée pro­ che, comportant des terrains d'âge paléozoïque à juras­ V. — CONCLUSION sique et dont les témoins se retrouvent sous forme de galets dans le Poudingue de la Rochette, immédiate­ Les assemblages argileux des faciès purbeckiens du ment sous-jacent aux formations purbeckiennes. De Jura, du Dorset et du Boulonnais résultent d'influences nombreux étages paléozoïques et jurassiques contien­ détritiques et de processus authigéniques. Les smectites nent de la kaolinite, comme le Viséen (Crasquin, 1983), proviennent de l'érosion de sols développés dans les ou le Kimméridgien et le Portlandien (Deconinck parties aval mal drainées des bassins versants. Ces et al., 1982). Par conséquent il est probable que la minéraux se transforment en illites ferrifères dans des kaolinite du Purbeckien soit remaniée de formations bassins semi-clos en contact temporaire avec le milieu plus anciennes. Il n'est cependant pas exclu qu'une marin et soumis à forte évaporation (A, fig. 8>. L'abon­ partie de ces kaolinites provienne de sols bien drainés dance d'illite ferrifère traduit par conséquent la proxi­ où elles ont pu se former sous les climats chauds du mité et l'influence du domaine marin, et peut donc Purbeckien. servir d'indicateur paléogéographique. Par ailleurs, les milieux purbeckiens semblent être le siège de la forma­ Une origine similaire est envisageable pour la tion d'illite dans des conditions de surface, alors que kaolinite des formations purbeckiennes du Dorset. En ce minéral caractérise habituellement le domaine dia- effet, l'arrière-pays était constitué par le massif anglo- génétique profond. brabant pénéplané durant la période correspondant au dépôt des formations du Lower Purbeck et de la Dans la mesure où des illites ferrifères peuvent être base du Middle Purbeck. Ensuite, les reliefs rajeunis remaniées et déposées dans des bassins profonds en par la tectonique ont été activement érodés et ont fourni compagnie d'autres minéraux (illitiques ou non), elles de la kaolinite au bassin de sédimentation (Sladen et peuvent très facilement passer inaperçues. Si l'on n'y Batten, 1984). Cette reprise d'érosion est indirecte­ prend pas garde, les fortes proportions d'illite suggé­ ment confirmée par l'amélioration concomitante de la rèrent alors une érosion active de roches cristallines cristallinité de l'illite et l'augmentation de la proportion des zones continentales profondes. de chlorite, qui traduisent une érosion physique plus marquée. Dans le même temps, le passage à un climat La kaolinite, présente dans le Boulonnais et dans plus humide, établi grâce aux données de la palyno­ les Durlston Beds du Dorset, provient probablement logie, a pu favoriser l'hydrolyse et la formation pédo­ des massifs hercyniens et de sols des parties amont logique de kaolinite (Sladen et Batten, 1984). des bassins versants (B, fig. 8). Son absence dans le Jura peut s'expliquer par l'éloignement de ce secteur par rapport aux sources terrigenes, ou par une corres­ D) La palygorskite. pondance des faciès purbeckiens du Jura avec les Lulworth Beds du Dorset, également dépourvus de Dans les milieux évaporitiques, la palygorskite est kaolinite et déposés durant une période d'érosion généralement néoformée à partir des ions présents en superficielle. solution (Trauth, 1977). De tels milieux existaient au Purbeckien et l'on trouve du reste des séquences de sebkhas dans la formation du Lower Purbeck dans Remerciements. — Je tiens à remercier vivement MM. le Dorset (West, 1975). Toutefois, le pourcentage de A. Strasser et F. Thiébault pour leurs suggestions lors de ce minéral n'atteint jamais de fortes proportions bien la rédaction du manuscrit.

t * *

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 BIBLIOGRAPHIE

1) AGER D.V. et WALLACE P. (1966). — The environ­ 15) DECONINCK J.F.. CHAMLEY H., DEBRABANT mental history of the Boulonnais. France. Proc. geol. P. et COLBEAUX J.P. (1982). — Le Boulonnais au Ass., 77, p. 385-417. Jurassique supérieur : données de la minéralogie des argiles et de la géochimie. Ann. Soc. géol. Nord. 2) ARKELL W.J. (1941). — The gastropods of the t. CH. p. 145-152. Purbeck beds. Q. Joum. Geol. Soc., XCVII. 1, p. 79-128. 16) DECONINCK J.F. et DEBRABANT P. (1985). — Diagenese des argiles dans le domaine subalpin : rôles 3) BERNIER P. (1984). — Les formations carbonatées respectifs de la lithologie, de l'enfouissement et de la du Kimméridgien et du Portlandien dans le Jura surcharge tectonique. Rev. Géol. Dyn. Géogr. Phvs.. ' méridional : stratigraphie, micropaléontologie, sedimen­ 26/5. p. 321-330. tologie. Doc. Lab. Géol. Lyon, 92. 803 p. 17) DECONINCK J.F. et STRASSER A. (sous presse). — 4) BONTE A. (1969). — Le Boulonnais. In Géologie du Sedimentology. clay mineralogy and depositional envi­ Nord de la France. Ann. Soc. géol. Nord, t. LXXXIX. ronment of Purbeckian green marls (Swiss and French 1, p. 23-46. Jura). Eclogae. geol. Helv.

5) BRINDLEY G.W. et BROWN G. (1980). — Crystal 18) EBERL D.D., SRODON J. et NORTHROP H.R structure of clay minerals and their X-ray identifi­ (19861. — Potassium fixation in smectite by wetting cation. Mineral. Soc, London, 495 p. and drying. In Davis J.A. et Hayes K.F. (eds). Geo­ chemical processes at Mineral surfaces. Am. Client. b) CHAMLEY H. et DEBRABANT P. (1984). — Paleo Soc. Symposium series, 323/14. p. 296-326. environmental history of the North Atlantic region from mineralogical and geochemical data. Sedimentary 19) EL-SHAHAT A. et WEST I.M. (1983). — Early and geology, 40, p. 151-167. late lithification of aragonitic bivalve beds in the Purbeck Formation (Upper Jurassic - Lower Creta­ 7) CHAMLEY H. et DECONINCK J.F. (1985). — ceous) of Southern England. Sedimentary geology. Expression de l'évolution géodynamique des domaines 35, p. 15-41. nord-atlantique et subalpin au Mésozoïque supérieur, d'après les successions sédimentaires argileuses. C.R. 20) ESTEOULE-CHOUX J. (1984). — Palygorskite in the Ac. Sc. Paris, t. 300, II, n° 20, p. 1007-1012. Tertiary deposits of the Armorican massif. Dev. Sedi­ mentology, 37, p. 75-85. 8) CLAVEL B., CHAROLLAIS J.. BUSNARDO R. et LEHEGARAT G. (1986). — Précisions stratigra- 21) FRANCIS J.E. (1984). — The seasonal environment phiques sur le Crétacé inférieur basai du Jura méri­ of 'he Purbeck (Upper Jurassic) fossil forests. Palaeo- dional. Eclogae geol. Helv., 79/2. p. 319-341. geogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol., 48. p. 285-307.

9) CLEMENTS R.G. (1969). — Contribution to section 22) FRANCIS J.E. (1986). — The calcareous paleosols of on the Purbeck Beds. In Guide for Dorset and South the Basal Purbeck Formation (Upper Jurassic), sou­ Somerset. In H.S. Torrens (Ed.), International Field thern England. In Paleosols, V.P. Wright (ed.). Black- Symposium on the British Jurassic, Keele, figs. 35-37. well. Scientific pub., p. 112-138. 10) CRASQUIN S. (1982). — Ostracodes viséens du Nord 23) GABIS V. (1963). — Etude minéralogique et géochi­ de la France (étude paleontologhe et analyse de la mique de la série sédimentaire oligocène du Velav. fraction argileuse). Ann. Soc. géol. Nord, t. CU. Bull. Soc. franc. Minéral. Cristallogr., 86, p. 315-354. p. 191-204. 24) HOLTZAPFFEL T. (1985). — Les minéraux argileux. 11) DEBRABANT P., DELBART S. et LEMAGUER D. Préparation, analyse difTractométrique et détermination. (1985). — Microanalyses géochimiques de minéraux Soc. Géol. Nord, publication n" 12, 136 p. argileux de sédiments prélevés en Atlantique-Nord (forages du D.S.D.P.). Clays minerals, 20, p. 125-145. 25) JUNG J. (1954). — Les illites du bassin oligocène de Salins (Cantal). Bull. Soc. franc. Minéral. Cristallogr.. !2) DEBRAND-PASSARD S. (1982). — Le Jurassique 72, p. 1231-1249. supérieur du Berry (Sud du Bassin de Paris). Mém. B.R.G.M., 119. p. 141-149. 26) KELLER W.D. (1958). — Glauconitic mica in the Morrison Formation in Colorado. Clays and cluv 13) DECARREAU A., SAUTEREAU J.P. et STEIN­ minerals (5th Nat. Conf., 1956). p. 120-128. BERG M. (1975). — Genèse des minéraux argileux du Bartonien moyen du Bassin de Paris. Bull. Soc. 27) KOSSOVSKAYA A.G. et DRITS V.A. (1970). — franc. Minéral. Cristallogr., 98, p. 142-151. The variability of micaceous minerals in sedimentary rocks. Sedimentology, 15, p. 83-101. 14) DECONINCK J.F. (1984). — Sédimentation et dia- genèse des minéraux argileux du Jurassique supérieur - 28) PAQUET H. (1970). — Evolution géochimique des Crétacé dans le Jura méridional et le domaine sub­ minéraux argileux dans les altérations et les sols des alpin (France Sud-Est). Comparaison avec le domaine climats méditerranéens et tropicaux à saisons con­ atlantique nord. Thèse 3' cycle, Lille, 150 p. trastées. Mém. Serv. Carte géol. Als.-Lorr., 30. 206 p.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 29) PARRY W.T. et REEVES C.C. (1966). — Lacustrine 33) STRASSER A. (1984). — Black-pebble occurrence and glauconitic mica from Pluvial Lake Mound, Lynn and genesis in Holocene carbonate sediments (Florida Terry Counties, Texas. Amer. Mineralogist, 51, p. 229- Keys, Bahamas, and Tunisia). J. sediment. Petrol., 54/4, p. 1097-1109. 30) PORRENGA D.H. (1968). — Non-marine glauconitic 34) STRASSER A. (1986). — Ooids in Purbeck limestones illite in the Lower Oligocene of Aardenburg, Belgium. (lowermost Cretaceous) of the Swiss and French Jura. Clay minerals, 7, p. 421-430. Sedimentology, 33, p. 711-727.

31) SLADEN CP. et BATTEN D.J. (1984). — Source 35) TRAUTH N. (1977). — Argiles évaporitiques dans la area environments of Late Jurassic and Early Creta­ sédimentation carbonatée continentale et épicontinen- ceous sediments in Southeast England. Proc. geol. Ass., tale tertiaire. Bassin de Paris, de Mormoiron et de 95/2, p. 149-163. Salinelles (France), Jbel Ghassoul (Maroc). Sciences géologiques, Strasbourg, 49, 195 p. 32) SRODON J. et EBERL D.D. (1984). — Illite. In 36) WEST I.M. (1975). — Evaporites and associated Bailey S.W. (ed) : Reviews in Mineralogy. 13, Micas. sediments of the basal Purbeck Formation (Upper Mineral. Soc. Amer., p. 495-544. Jurassic) of Dorset. Proc. geol. Assoc., 86, p. 205-225.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Ann. Soc. Géol. Nord

CVI, 299-301. Décembre 1987.

Régime d'écoulement en milieu fissuré: détermination par traçage

Interpretation of dyes and kind of streamlines

par Erick CARLIER (*)

Résumé. — En hydrogéologie, les traçages servent essentiellement à mettre en évidence les relations entre zones d'infiltration et exutoires, à déterminer les vitesses d'écoulement des eaux souterraines et les paramètres hydrodispersifs de l'aquifère. Cette note présente une autre utilisation des traçages ; en effet, il est possible de les utiliser pour déterminer le type de régime d'écoulement ainsi que certains paramètres physiques et géométriques de la fracturation.

Abstract. —• Tracing test are generaly used to know the direction of groundwater flow, to get the medium's dispersivity. This note presents an other use of uranine injection ; injections data analysis may enable to know groundwater flow kind and some geometrical and physical cracked medium parameters.

I. _ INTRODUCTION 11. — LES TYPES DE REGIMES D'ECOULEMENT HYDRAULIQUE Si, à l'origine, les traçages ont surtout été utilisés Louis (1967) définit les domaines de validité des en milieu karstique pour mettre en évidence des com­ lois d'écoulements dans les fractures en étudiant la munications entre perte et résurgence, fonction qui reste, bien entendu, nécessaire dans de nombreux cas, e ils permettent, depuis l'élaboration de modèles théori­ fonction = f (Re) où e est la hauteur des protu- ques, la détermination des paramètres hydrodispersifs dh de l'aquifère ; en effet, la quantification du transfert bérances dans la fracture, dh le diamètre hydraulique de masse en milieu souterrain passe par l'étude de la surface mouillée fonction réponse (concentration en fonction du temps tel que : dh = et Re le nombre de ou de la distance) d'une fonction injection en un point périmètre mouillé amont. L'interprétation de cette réponse permet, en V X e s'appuyant sur des modèles théoriques (solutions expli­ Reynolds tel que Re = : cites des équations différentielles dans des cas simples, solutions numériques dans des cas complexes) la déter­ vitesse d'écoulement (LT_1) mination de caractéristiques hydrodispersives que l'on ouverture de la fracture (L) souhaite pouvoir réutiliser pour la prévision de trans­ viscosité cinématique (L2T~') ferts ultérieurs dans des conditions différentes (prévision de la progression d'une pollution). En milieu fracturé, il semble, en outre, possible d'obtenir, à partir des Le diamètre hydraulique, égal à -, peut résultats de traçages, des renseignements intéressants 2 (1 + e) sur le régime d'écoulement comme sur certains para­ être considéré comme égal à la moitié de l'ouverture mètres géométriques de la fracturation, lorsque le trajet si la largeur de la fissure peut être négligée devant la réel peut être appréhendé. hauteur mouillée.

(*) Université de Lille I, Laboratoire d'Hydrogéologie. Note présentée le 5 Mars 1986 et acceptée pour publication par le Conseil de la S.G.N. le 3 Décembre 1986

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Ces domaines de validité, au nombre de cinq, sont 3. Ecoulement laminaire non parallèli» caractérisés par une loi qui relie vitesse d'écoulement, gradient hydraulique et ouverture de la fissure.

rugosité relative, égale a [ 'jj-^-^ - 11/8,8 l0'66

e domaine 7 : V = ?„1 2 v I est comprise dans l'intervalle t 0,033 ; 1 [ et si V x e (écoulement laminaire parallèle) Re - * " < 2 300.

,2,0,025 5/4 j4/7 4/7 domaine 2 : V - ( e r 0,079 v 4. Ecoulement turbulent rugueux parallèle (écoulement turbulent hydrauliquement lisse)

L'écoulement sera trubulent rugueux parall^tj domaine 3 : V - 4 ^e" [ log 1 J IU2 V si la rugosité relative, égale à (3,7/exp w ^Jge ^ (écoulement turbulent rugueux parallèle) est comprise dans l'intervalle 1 0,001 ; 0,033 [ et si 2 _ ge I domaine 4 : Re - }Lï-l 2 300. 12 v (1 +8,8 (-r§ )' ,5) an (écoulement laminaire non parallèle) 5. L'écoulement turbulent rugueux non parallèle

domaine 5 : V . 4 Vgë [ log (1.'. 9, ) l'''2 L'écoulement sera turbulent rugueux non paral­ £/dh (écoulement turbulent rugueux non parallèle) lèle si la rugosité relative, égale à ,-1/2 Les limites séparant ces cinq domaines sont les J) est comprise dans l'intervalle [ 0,033 ; suivantes : 4 Vgë 1 [ et et si Re - > 2 300 Re < 2 300 et £/dh < 0,033 : écoulement laminaire parallèle Re < 2 300 et e/dh > 0,033 : écoulement laminaire non parallèle IV. — DETERMINATION DU REGIME D'ECOULEMENT Re > 2 300 et £/dh < 0,033 : écoulement turbulent rugueux parallèle ou LORSQUE L'OUVERTURE DE LA FRACTURl; turbulent hydrauliquement lisse EST INCONNUE

Re > 2 300 et £/dh > 0,033 : écoulement turbulent rugueux non parallèle 1. Régime laminaire parallele

V 2 v _ 2 V 12 v , ,„„ e - =—!- , si Re - - -— 2 300 , III. g I v g I — DETERMINATION le régime laminaire parallèle est possible. DU REGIME D'ECOULEMENT LORSQUE L'OUVERTURE DE LA FRACTURE EST CONNUE 2. Régime turbulent hydrauliquement lisse

. V v°'2S x 0,079 ,4/5 _ 2- V , , e » . ,, , si Re 2 300nn Le traçage permet de calculer la vitesse de circu­ 4/7 .,0,25 v I g x 2 lation des eaux souterraines par une relation simple : le régime turbulent hydrauliquement lissp est possible. trajet V = où te représente le temps de transfert te 3. Régime laminaire non parallèle par convection pure. Le but de la méthode est de V 12 v I, „ „ , c ,1,5 e · — . VI • 8,8 ( —) comparer cette vitesse V expérimentale aux vitesses V gì dh calculées à l'aide des équations définies en I. , V 1 2 v .„„ V 1 ? v avec e c 1 — . 1,02 ; — . 3,13 g I g I t. Ecoulement laminaire parallele on en déduit que Re appartient à l'intervalle

v g I v " g I La limite inférieure de cet intervalle doit avec V J ~— e2 I. 1 2 v donc être inférieure A 2 300 ; si 2 300 est compris dans cet intervalle, alors e appartient à 1 ' intervalle : 2. Ecoulement turbulent hydrauliquement lisse

j 2,04 V 12 y # 1 500 v ( V v " g I ' V Si — * 1, l'écoulement est trubulent hydrauli­ et ~~ appartient a l'intervalle : dh 2 quement lisse ) 0 ,033 ; ( (f-rf-I - 11/8.8 ]°'66 t g ,2,°.25 5/4 ,4/7 4/7 aveC V • 1 Ô7ÏÏ79 'v' 6 1 1

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 4. Régime turbulent rugueux parallèle on en déduit que Re appartient a l'intervalle )2 ; e . tI.1/ 2 ^. 4r ^V .. log. 3,7 ) 2 D 2 D (r?HH 16,4 v ' 0 ,64 v posons G » ~T"/i La limite supérieure doit être supérieure à l'/2 . 4 2 300 ; si 2 300 appartient à cet intervalle, alors 2 2 e appartient à l'intervalle j ——-— ; ^ [ D B et an à l'intervalle 1 0,033 ; 1,9 2exp 30 (.0 P-^v V ) [ e appartient à l'intervalle2 : ) — , 2 [ on en déduiLa limitt quee Rsupérieure ,E 2 JeD dVe ce t2D ,intervall ..^v, ;7 el doit être v 6/ v ¿2,21 supérieure à 2 300. Si 2 300 appartient à cet intervalle alors : V. — CONCLUSION 2 V ' 22,27 Lorsque l'ouverture des fractures est connue, il est « ^ 1 0,001, 1,7/oxp (§-5^) [ possible de déterminer le type de régime d'écoulement en comparant la vitesse obtenue par traçage aux vitesses 5. Ecoulement turbulent rugueux non parallèle calculées par les lois de l'hydraulique. Lorsque l'ouver­

avec D ture est inconnue, il sera possible d'établir un modèle - D /log i77k> ' -772 7 qui rend compte de l'expérimentation mais qui peut e appartient à l'intervalle : ]I _—^— 4- ; —^—-. [ ne pas être unique. 16,4 0,64

BIBLIOGRAPHIE

1) CARLIER E. (1983). — Influence de la facturation 4) K.IRALY L. (1968). — L'influence de l'hétérogénéité et sur le comportement hydrodynamique et hydrodisper- de l'anisotropie de la perméabilité sur les systèmes sif des calcaires paléozoïques de l'Avesnois (Nord). d'écoulement. Institut de géologie de Neuchâtel. Bull, Thèse 3"" cycle, Université de Lille I, p. 224. ver. Schweiz- petrol, geol. U. Ing., 37, NR 91. Oktober, p. 50-57. 5) LOUIS CI. (1972). — Les caractéristiques hydrauliques 2) CARLIER E. (1984). — Essai de simulation de l'écou­ du massif de fondation du barrage de Grand-Maison lement à surface libre dans une fissure. Bull. B.R.G.M.. (Isère). Bull. B.R.G.M., 2"" série, section III, 4, p. 37. Hydrogéologie-Géologie de l'Ingénieur, 3. 6) PAPADOPOULOS I.S. (1967). — Non study flow to a well in an infinite anisotropic aquifer. Symposium in hydrology of fractured rocks. Dubrovnik. Int., Assoc., 3) CARLIER E., COLBEAUX J.P. et CRAMPON N. Sci. Hydrology, I, p. 21-31. (1983). — Détermination des écoulements souterrains 7) PREAUX C, CARLIER E. et CRAMPON N. (1983). en milieu calcaire fissuré à l'aide des traits morpho­ Détermination des paramètres hydrodispersifs par cala­ logiques. Application aux calcaires paléozoïques de ges successifs de la courbe de restitution à l'aide l'Avesnois. Bull. B.R.G.M., Hydrogéologie-Géologie de d'abaques. Bull. B.R.G.M., Hydrogéologie-Géologie de l'Ingénieur, 4, p. 279-286. l'Ingénieur, 4, p. 331-336.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Ann. Soc. Géol. Nord CVI. 303-305, Décembre

Equivalence entre milieu poreux anisotrope et milieu à fractures

et conduits cylindriques orthogonaux

Relations with anisotropic porous medium and fissure and tube models

par Erick CARLIER (*)

Résumé. — Cette note présente des éléments de réponse à la question : Un milieu poreux a/tisotrope (anisotropie de perméabilité) peut-il être représenté physiquement par un ensemble de fractures et par un ensemble de conduits cylindriques ? La réponse est affirmative dans le cas de conduits cylindriques, quel que soit le degré d'anisotropie du milieu poreux, alors qu'elle est. selon le degré d'anisotropie, soit positive, soit négative dans le cas d'un ensemble de fractures.

Abstract. — This note try to answer the question: Can an anisotropic porous medium be represented by cracks or cylindric tubes ? The answer is positive for tubes, and may be negative for cracks if the anisotropic degree is important.

I. INTRODUCTION K ) xy yz En hydrogéologie des milieux fissurés, il est habi­ K - K K K )y* yy yz tuel, à partir de l'échelle du volume représentatif K K K zx zy zz élémentaire, de représenter le milieu fissuré par un milieu poreux équivalent : équivalence du comporte­ c'est un tenseur nym^trique, défini positif

ment hydrodynamique et, en particulier, de la réparti­ K. . » K tion spatiale des perméabilités. Ce milieu se révélant 3 (R . Xï . X £ 0 (d d2„ d ) GR* le plus souvent anisotrope, nous avons tenté ici la l( 3 d , d^i r valeurs propres du tenseur ou p^rméabi11 tés principales démarche inverse, à savoir : une tentative de représen­ 1 tation d'un milieu poreux anisotrope par un milieu fracture, composé soit de trois familles orthogonales, Les vecteurs propres du tenseur (direction des per­ chaque famille étant composée de fractures parallèles méabilités principales) sont orthogonaux. d'ouverture et fréquence constantes, soit de trois famil­ les de conduits cylindriques orthogonaux simulant L'expression du tenseur dans la base de ses vecteurs l'intersection de fractures. propres est :

K - 0 0 x II. — ANISOTROPIE DE PERMEABILITE R - o k o y 0 0 K En milieu anisotrope, la perméabilité varie en _ z dans la direction (1, 0, 0) fonction de la direction et l'on est amené à utiliser la dans la direction (0, 1, 0) notion de tenseur de perméabilité (Papadopoulos, 1965 ; Kr dans la direction V (0, 0, \) Kiraly, 1968; Louis, 1970): 1

(*) Université de Lille I. Laboratoire d'Hydrogéologie. Note présentée le 5 Mars 1986 et acceptée pour publi tion par le Conseil de la S.G.N. le 3 Décembre 1986.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 III. — REPRESENTATION PAR UN ENSEMBLE L'expression du tenseur de perméabilité est : DE FRACTURES

I II «I IV Soit trois familles de fractures dont les normales sont respectivement : V, pour la famille de fréquence f,

1 (L* ) et d'ouverture d, (L), V2 pour la famille de fré­

quence f2 et d'ouverture d2, V3 pour la famille de

Ky . r2,i2

fréquence f, et d'ouverture d3. V.1» I 28 V Si, pour ce milieu à trois familles de fissures, la dimension des blocs est très petite (fréquence des fracture élevée), on pourra définir une expression du Un milieu poreux anisotrope pourra toujours être tenseur de perméabilité en fonction des caractéristiques représenté physiquement par trois familles de conduits physiques (fréquence et ouverture) et géométriques cylindriques, quel que soit son degré d'anisotropie. (orientation) (Kiraly, 1968) :

- I fidi ( I - C m V1, > V. — CHOIX DES PARAMETRES

fi : fréquence (L ) FREQUENCE ET OUVERTURE di : ouverture (L) g ; accélération due A la pesanteur (LT ) l . C nduif cyl indriqum

Il faut que 1' inégalité suivante soit vér11lée : I : matrice identité

V « V : produit tensoriel du vecteur V par lui-même n TIBRE de conduits diamètre du conduit |KX O O 0 Ky 0 surface du terrain 0 0 Kzl Fn introduisant lu fréquence, on obtient Kx, Ky, Kz : perméabilités principales du mili poreux anisotrope O < RI2 I , O < RA4 I-ÁÍ I T on en déduit : : fd4 . " K X (connu). «9 * Kz + Ky - Kx Kx , . 3 , . 3 Posons d · ex.

Kx + Kr - Ky 2 2 74 V La fréquence a une limite inférieure en dessous Kx . Ky - K/. M,3 de laquelle la condition d'homogénéité n'est plus res­ pectée ; elle l'est si le rapport entre la dimension du bloc fracturé élémentaire et la dimension du domaine comme if, d) c R , Kz + Ky - Kx > 0 étudié est inférieur ou égal à 10-3. L'expression de Kx + Kz - Ky > 0 la fréquence des conduits est : Kx + Ky - Kz > 0* 2 ? Un milieu poreux anisotrope pourra être représenté n avec n : nombre df* conduits ? ? physiquement par trois familles de fractures, ortho­ l. l. : surface du domaine étudie. gonales, orientées selon les directions d'anisotropie si aucune des perméabilités principales n'est supérieure La longueur du bloc élémentaire maximum est : à la somme des deux autres. 2 L L -, la surface maximum est donc , ce qui fixe I 000 10« IV. — REPRESENTATION PAR UN ENSEMBLE 10« DE CONDUITS CYLINDRIQUES la fréquence minimum à A cette fréquence

Soit trois familles de conduits cylindriques orientées minimum correspond un diamètre maximum défini par :

respectivement suivant Vt pour la famille de fréquence

2 f, (L" ) et de diamètre d, (L), V2 pour la famille de si d . ex, a d < d^ fréquence f2 et de diamètre d2, V3 pour la famille de ON

1,5 fréquence f3 et de diamètre d.,. s It a < I VC H lu"

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Fn résumé, si X - —— - M avec 1 - X, Y, iq La fréquence minimale est : fi . « —:—. Z fit. connu, on pourra choisir den couple» (fré- mini L ^ XI lui correspond une ouverture maximale di * (r—^tt x xi) qj*»i<-e f, dia-nétre d) tela que : 1 1/1 ?/ T max "u0 on en déduit que 1 c (, ^ ) x xT

d - o x

a X «vw : -i< . < [ L x 10"'"5 x X"V< 1. VI. — CONCLUSION 4X

2, Fractures Un milieu poreux anisotrope (anisotropie de perméa­ bilité) pourra toujours être représenté par un ensemble Pour chaque famille de fractures, la condition de conduits cylindriques orthogonaux, quel que soit son suivante est vérifiée ; degré d'anisotropie, alors qu'il ne pourra l'être, par un ensemble de fractures orthogonales, que si aucune des ni x di < L [i di< I perméabilités principales n'est supérieure à la somme posons dl • a Xl (Xi - fi dl^ connu) des deux autres. De plus, le choix des paramètres fré­

on en déduit que fi - —^—- quence, ouverture et diamètre doit être fait dans un ai Xi domaine dont les limites, quantiriables, garantissent -1/2 l'homogénéité du milieu fissuré représentatif. comme fi di < 1 a < Xi

BIBLIOGRAPHIE

1) CARLIER E. (1983). — Influence de la facturation 4) K1RALY L. (1968J. — L'influence de l'hétérogénéité et sur le comportement hydrodynamique et hydrodisper- de l'anisotropie de la perméabilité sur les systèmes sif des calcaires paléozoïques de l'Avesnois (Nord). d'écoulement. Institut de géologie de Neuchâtel. Bull, ver. xchweiz. petrol, geol. U. Ing., 37. NR 91. Oktober, Thèse 3"" cycle. Université de Lille I, p. 224. p. 50-57. 5) LOUIS Cl. (1972). — Les caractéristiques hydrauliques 2) CARLIER E. (1984). — Essai de simulation de l'écou­ du massif de fondation du barrage de Grand-Maison lement à surface libre dans une fissure. Bull. B.R.G.M., (Isère). Bull. B.R.G.M., 2série, section III. 4, p. 37. Hydrogéologie-Géologie de l'Ingénieur, 3. 6) PAPADOPOULOS I.S. (1967). — Non study flow to a well in an infinite anisotropic aquifer. Symposium in hydrology of fractured rocks. Dubrovnik. Int., Assoc., 3) CARLIER E.. COLBEAUX J.P. et CRAMPON N. Sci. Hydrology, I, p. 21-31. (1983). — Détermination des écoulements souterrains 7) PREAUX C, CARLIER E. et CRAMPON N. (1983). en milieu calcaire fissuré à l'aide des traits morpho­ Détermination des paramètres hydrodispersifs par cala­ logiques. Application aux calcaires paléozoïques de ges successifs de la courbe de restitution à l'aide l'Avesnois. Bull. B.R.G.M., Hydrogéologie-Gôologie de d'abaques. Bull. B.R.G.M., Hydrogéologie-Géologie de l'Ingénieur, 4. p. 279-286. l'Ingénieur. 4. p. 331-336.

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 Sont en vente au Siège delà Société :

MEMOIRES)*)

Tome l,n° 1. — Ch. BARROIS, Recherches sur le terrain crétacé de l'Angleterre et de l'Irlande, 1876,232p.. 336,00F n" 2. — P. FRAZER, Géologie de la partie Sud-Est de la Pensylvanie, 1882,178 p 252,00 F n° 3. — R. ZEILLER, Mémoire sur la flore houillère des Asturies, 1882, 24 p 36,00 F Tome IV,n° 1. — J. GOSSELET, Etudes sur les variations du Spirifer Verneuilli, 1894, 63 p., 7 pl.....' 90,00F Tome VI, n° 1. — P. BERTRAND, Etude du stipe de l'Adelophyton Jutieri, B. Renault, 1907, 38 p., 4 pl 85,00F n" 2. — J. GOSSELET et al., Faune silurodévonienne de Liévin, 1912-1920. Fasc. 2 336,00 F n° 3. — V. COMMONT, Saint-Acheul et Montières: Notes de Géologie, de Paléonthologie et de Préhistoire, 1909, 68 p., 3 pl 156,00F Tome VII, n* 1. — P. BERTRAND, Etude des Stipes d'Asterochloena taxa, Stenzel, 1911,72 p., 6 pl 102,00F Tome VIII, n" 2. — Ed. LEROUX, Le tunnel de l'Ave Maria, 1929, 50 p., 5 pl 120,00F Tome IX, n" 1. — G. DU BAR, Etude sur le Lias des Pyrénées françaises, 1925, 332 p., 7 pl 432,00 F n° 2. — G. FOURNIERef al., Poissons élasmobranches de Denée, 1926,23 p.,6 pl 96,00F Tome X, n" 2. — J. LAVERDIERE, Terrains paléozoïques des Pyrénées occidentales, 1931,132 p., 8 pl 180,00F Tome XII. — D. LEMAITRE, Faune des Calcaires dévoniens du Bassin d'Ancenis, 1934, 268 p., 18 pl 336,00 F Tome XIII. — P. BRICHEef al., Flore infraliasique du Boulonnais, 1963,145 p., 11 pl 252,00F Tome XIV. — G. WATERLOT, Les Gigantostracés du Siluro-Dévonien de Liévin, 1966, 23 p., 5 pl 84,00 F Tome XV. — J. MANIA, Gestion des Systèmes aquifères. Applications au Nord de la France, 1978,228 p 180,00F Tome XVI. — A. BOUROZef al., Essai de synthèse des données acquises dans la genèse et l'évolution des marqueurs pétrographiques dans les bassins houillers, 1983,118 p., 10 pl 250,00 F

FASCICULES SPECIAUX!*)

«Géologie du Nord de la France» (T. LXXXIX, fasc. 1) 85,00F «Centenaire de la S.G.N.» (T. XC, fasc. 4) 100,00F «Rupture des roches et massifs rocheux» (T. XCV, fasc. 3) 70,00F «Données nouvelles sur le Paléozoïque de l'Europe occidentale» (T. XCVI, fasc. 4 et T. XCVH, fasc. 1) 200,00F «Apports récents à la Géologie du Gondwana» (T. XCVH.fasc. 4) 150,00F «Géologie de l'Europe, du Précambrien aux bassins sédlmentaires post-hercyniens» (T. XCIX, fasc. 1) 150,00F «Géologie appliquée aux problèmes d'énergie et de matières premières» (T. Cil, fasc. 2) 150,00F «Tectonique cassante en distension et coulissement» (T. CM, fasc. 2-3) 250,00 F «Aspects de la Géologie de l'Ardenne, hommage au Professeur Beugnies» (T. CV, fasc. 2) 125,00 F «Paléozoïque supérieur continental» (T. CVI, fasc. 2) 300,00 F

PUBLICATIONSC)

Publication N° 1. — J. CHOROWICZ, Etude géologique des Dlnarldes le long de la transversale Split- Karlovac (Yougoslavie) 130,00F Publication N" 2. — J. CHARVET, Essai sur un orogène alpin: Géologie des Dinarides au niveau de la transversale de Sarajevo (Yougoslavie) 150,00F Publication N" 3. — J. ANGELIER, Néotectonique de l'arc égéen 140,00F Publication N° 4. — J.J. FLEURY, Les zones de Gavrovo-Tripolitzaet du Pinde-Olonos (Grèce continentale et Péloponnèse du Nord). Evolution d'une plate-forme et d'un bassin dans leur cadre alpin 175,00 F Publication N° 5. — M. COUSIN, Les rapports Alpes-Dinarides. Les confins de l'Italie et de la Yougoslavie 175,00 F Publication N° 6. — F. THIEBAULT, L'évolution géodynamique des Hellénldes externes en Péloponnèse méridional 185,00F Publication N° 7. — P. DEWEVER, Radiolaires du Trias et du Lias de laTéthys 180,00F Publication N" 8. — J. FERRIERE, Paléogéographie et tectoniques superposées dans les Hellénides internes: les massifs de l'Othrys et du Pélion (Grèce continentale) 185,00F Publication N" 9. — H. MAILLOT, Les Paléoenvironnements de l'Atlantique sud: Apport de la géochimie sédimentaire 130,00 F Publication N" 10. — Cl. BROUSMICHE, Les Fougères sphénoptériennes du Bassin HouillerSarro-Lorrain 200,00F Publication N" 11. — B. MISTIAEN, Phénomènes récifaux dans le Dévonien d'Afghanistan (Montagnes Centrales). Analyse et systématique des Stromatopores 200,00 F Publication N° 12. — T. HOLTZAPFFEL, Les minéraux argileux. Préparation, analyse diffractométrique et détermination T.T.C. 90,00 F Publication N° 13. — J.L. MANSY, Géologie de la Chaîne d'Ominecades Rocheuses aux plateaux intérieurs (Cordillère Canadienne). Evolution depuis le Précambrien 200,00F Publication N° 14. — C. BECK, Géologie de la Chaîne Caraïbe au méridien de Caracas (Venezuela) 125,00F

Les membres abonnés bénéficient d'une réduction de 20 % sur un exemplaire de chacune de ces publications. Les prix sont augmentés des frais de port et d'emballage quand las volumes ne sont pas pria directement au dépôt. IRIS - ('LILLIAD) Tous le s- priUniversitéx sont indiqué Lilles 1hor s taxe, sauf Indication contraire (T.T.C.). SOMMAIRE

Tome CVI

(1986)

3me trimestre

pages

F. THIEBAULT. — L'œuvre de Jean-François Raoult (1935-1987) 245

A. PREAT, G. CEULENEER et F. BOULVAIN. — Etude sédimento- logique des calcaires du Givétien inférieur d'Olloy-sur-Viroin (Bord sud du Bassin de Dinant, Belgique) 251

T. HOLTZAPFFEL. — Assemblages argileux de nodules phosphatés et de leur matrice dans les argiles albiennes du Boulonnais (France) 267

M. BELLES-ISLES, D. VEZINA et A. VADET. — Nouveau matériel de Placodermes (Ptyctodontidae) du Dévonien du Boulonnais (France) 275

J. PONCET. — Paléobiogéographie du genre Vermiporella (algue verte calcaire) à l'Ordovicien moyen et supérieur 279

J.F. DECONINCK. — Minéraux argileux des faciès purbeckiens : Jura suisse et français, Dorset (Angleterre) et Boulonnais (France) 285

E. CARLIER. — Régime d'écoulement en milieu fissuré : détermi­ nation par traçage 299

E. CARLIER. — Equivalence entre milieu poreux anisotrope et milieu à fractures et conduits cylindriques orthogonaux 303

© 1987 Société Géologique du Nord Editeur, Lille

Toute reproduction, même partielle, de cet ouvrage est Interdite. Une copie ou reproduction par quelque procédé que ce soit, photographie, microfilm, bande magnétique, disque ou autre, constitue une contrefaçon passible des peines prévues par la loi du 11 mars 1957 sur la protection des droits d'auteur. Imprimé en France (Prlnted In France)

Le Directeur de la Publication : Paule CORSIN. Imprimerie Centrale du Nord, 12, rue Lepelletier, 59800 Lille - 12-1987 Commission Paritaire N° 55.940. Dépôt légal no 779 . 4« trimestre 1987

IRIS - LILLIAD - Université Lille 1