Evolution de la marge helvétique (Suisse) pendant le Barrémien–Aptien basal : facteurs de contrôle paléoenvironnementaux, paléogéographiques et paléocéanographiques

Thèse soutenue par Lucie Bonvallet le 9 octobre 2015, Institut des sciences de la Terre (ISTE)

Le Crétacé inférieur est connu pour ses températures exceptionnellement chaudes ainsi que pour la présence d’un grand océan, la Téthys, en position intertropicale. Ces facteurs ont favorisé l’installation de grandes plateformes carbonatées (équivalent des récifs coralliens actuels) sur la bordure des mers et des océans. L’un des plus fameux exemples est la plateforme urgonienne, qui s’est développée dans l’intervalle Barrémien supérieur et Aptien basal (environ 125 millions d’années), sur les marges nord et sud téthysiennes. Les nappes helvétiques mettent à l’effleurement des roches appartenant à cette plateforme urgonienne, localement nommé la Formation du Schrattenkalk.

Cette étude vise à reconstituer l’évolution paléogéographique de la plateforme helvétique, ainsi qu’à définir les facteurs environnementaux et océanographiques qui ont influencé son développement. Plusieurs épisodes clefs dans la vie de cette plateforme ont été identifiés:

• l’installation de la plateforme, surmontant les sédiments hémipélagiques du membre du Drusberg,
• le changement momentané de type de production carbonatée durant l’Aptien basal, lors du dépôt du membre de Rawil,
• et finalement l’interruption définitive de la sédimentation carbonatée de plateforme photozoaires dans la région étudiée, durant l’Aptien inferieur.

Les observations sédimentologiques, biostratigraphiques et chimiostratigraphiques (?¹³C) ont permis le découpage séquentiel de onze coupes et d’un forage répartis sur l’ensemble des nappes helvétiques suisses. Le découpage séquentiel initialement défini pour la plateforme carbonatée urgonienne du Vercors est confirmé dans la plateforme helvétique, où le même nombre de séquences a été observé. De nombreuses similitudes entre ces deux plateformes ont été mises en avant dans ce travail.

Le découpage séquentiel a permis de mettre en évidence l’installation de corps bioclastiques appartenant à la formation du Schrattenkalk dès le Barrémien inférieur moyen (séquence B2). L’âge de la mise en place des calcaires à rudistes, qui correspondent aux faciès urgoniens sensu-stricto, reste cependant attribué au Barrémien supérieur (surface d’inondation maximale de la séquence B3). Cet âge est en accord avec celui déterminé dans les autres régions nord téthysiennes pour l’installation de la plateforme urgonienne.

Les résultats de cette étude montrent que l’organisation de la plateforme helvétique a été fortement influencée par la présence de failles syn-sédimentaires perpendiculaires à la direction de progradation de cette plateforme. La présence de ces failles a notamment été mise en évidence grâce à l’étude de l’évolution de la distribution des microfaciès, ainsi que par les variations d’épaisseurs des différents secteurs.

Les fluctuations du niveau marin ont également joué un rôle important dans les différentes phases de vie de cette plateforme. Trois chutes majeures du niveau marin ont été identifiées. Une importante émersion du domaine interne a été mise en évidence, impliquant une chute relative du niveau marin mettant à nu des séries hémipélagiques appartenant au membre de Drusberg. Une seconde baisse majeure du niveau marin est présente à la limite Barrémien–Aptien, et une troisième est enregistrée au sommet du membre du Schrattenkalk supérieur sur l’ensemble de la plateforme ; elle est associée à un karst affectant sur plus de 20 mètres de profondeur les calcaires sous-jacents. Cette dernière observation apporte un éclairage nouveau sur les conditions liées à l’interruption finale de la plateforme urgonienne, qui serait fortement influencée par cette phase d’émersion.

Accès au texte intégral

• Bonvallet Lucie, Evolution of the Helvetic shelf (Switzerland) during the Barremian-early Aptian : paleoenvironmental, paleogeographic and paleoceanographic controlling factors, Université de Lausanne, 2015.