Faculté des sciences

Le Paléogène des synclinaux du Jura et de la bordure sud-rhénane : paléontologie (Ostracodes), paléoécologie, biostratigraphie et paléogéographie

Picot, Laurent ; Berger, Jean-Pierre (Dir.)

Thèse de doctorat : Université de Fribourg, 2002 ; no 1375.

Dans la partie distale du bassin molassique suisse, bassin typiquement d’avant-pays, la Molasse du Jura est piégée dans différents synclinaux. Les dépôts paléogènes, rencontrés dans ces synclinaux mais également dans la partie sud du fossé rhénan, ont fait l’objet d’une synthèse. Toutes les formations utilisées dans la littérature ont été recensées et hiérarchisées.... Mehr

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    Résumé
    Dans la partie distale du bassin molassique suisse, bassin typiquement d’avant-pays, la Molasse du Jura est piégée dans différents synclinaux. Les dépôts paléogènes, rencontrés dans ces synclinaux mais également dans la partie sud du fossé rhénan, ont fait l’objet d’une synthèse. Toutes les formations utilisées dans la littérature ont été recensées et hiérarchisées. Ainsi, chaque formation a été définie et calée sur la charte biostratigraphique, permettant l’élaboration d’une lithostratigraphie complète pour les dépôts paléogènes. Avec cette nouvelle lithostratigraphie, une carte géologique des dépôts tertiaires a été réalisée pour les différents synclinaux du Jura. Dans ces dépôts paléogènes des synclinaux du Jura et de la bordure sud-rhénane, une trentaine de coupes ont été étudiées en détail. Des analyses sédimentologiques, paléontologiques et biostratigraphiques ont permis de reconstituer les différents paléoenvironnements marins, estuariens, fluviatiles et lacustres. Une étude paléontologique poussée a été entreprise sur le groupe des ostracodes. Toute l’ostracofaune récoltée a fait l’objet d’une étude taxinomique précise, où les diagnoses, les descriptions, leur biostratigraphie ainsi que leur paléoécologie ont été développées. Des modèles paléoécologiques basés sur les associations d’ostracodes ont été réalisés. Il est désormais possible d’identifier les associations continentales caractéristiques des zones littorales et sub-littorales lacustres. Grâce à une analyse en composantes principales, sept associations marines caractéristiques ont pu être mise en évidence, permettant de définir les paléoenvironnements marins différents de la mer rhénane rupélienne des synclinaux du Jura et de la bordure sudrhénane du Fossé rhénan. Afin de comprendre les modèles paléoécologiques lacustres, une étude sur les milieux lacustres actuels s’est avérée nécessaire et a permis de mettre en évidence que les répartitions bathymétriques des flores et des faunes ne sont pas aléatoires. Ainsi la présence de gyrogonites de charophytes indique des profondeurs situées entre 0 et 4 m. Les faunes épiphytes, comme les ostracodes et les gastéropodes, ont des abondances proportionnelles à l’espace disponible sur les charophytes. Faits importants pour les dépôts lacustres fossiles, l’évolution des plans d’eau et les phénomènes de concurrence entre les Characées, Potamogetons et Myriophylles montrent une dynamique de ces étangs, colonisés par des hydrophytes pionnières (Characées) puis envahis progressivement par les Potamogetons et les Myriophylles qui entraînent la régression et éventuellement la disparition des charophytes. Ce travail met en évidence l’existence d’une liaison marine entre la mer rhénane et la mer périalpine au Rupélien. Cette communication marine s’est faite sous la forme de petits bras de mers peu étendus avec des conditions écologiques très particulières ne permettant que l’essor d’une faune restreinte. Ces niveaux marins gréseux sont discrets sédimentologiquement et ils sont difficilement discernables des dépôts gréseux fluviatiles qu’ils traversent. En comparant les faunes et flores rupéliennes contenues dans les sédiments de la mer périalpine et de la mer rhénane, les affinités sont faibles. Une des causes principale de ce manque d’affinités est représentée par le fait que les paléoenvironnements en position subalpine (épibathyal) sont différents des paléoenvironnements de la mer rhénane dans le Jura (dépôts situés à environ 30 m de profondeur), avec pour conséquence des faunes et des flores différentes. Par contre, les poissons, nageurs actifs pouvant se soustraire rapidement à des conditions écologiques défavorables, sont communs aux deux mers. De nombreuses faunes et flores remaniées du Paléocène subalpin (foraminifères planctoniques, dinoflagellés et nannofossiles) se retrouvent aussi dans les sédiments de la mer rhénane, attestant ainsi l’existence de la liaison marine. Dix cartes paléogéographiques ont été réalisées : les cinq premières sont centrées sur la zone des synclinaux du Jura alors que les 5 suivantes replacent l’étude dans le cadre plus large du bassin molassique suisse et de l’Upper Rhine Graben. Ces cartes mettent en évidence les modalités et le « timing » de l’extension et de la régression vers l’est de la mer périalpine. L’invasion du fossé rhénan et des synclinaux jurassiens par la mer rhénane est illustrée, ainsi que sa régression. La communication entre la mer périalpine et la mer rhénane est également figurée et l’existence d’une liaison marine entre le sud du fossé rhénan et le fossé de la Bresse est envisagée via la faille transformante qui les sépare. L’étude des dépôts paléogènes des synclinaux du Jura et de la bordure sud-rhénane a démontré des implications géodynamiques : la distension rhénane est enregistrée dans le Jura dès la limite Eocène-Oligocène. Les synformes dues au plissement alpin sont déjà présentes dès la base du Rupélien. Certaines failles affectent également dès la base du Rupélien le massif des Vosges et de la Forêt-Noire.
    Summary
    In the distal part of the Swiss Molassic basin, a typical foreland basin, the Jura Molasse is trapped within different synclines. This study focused on the paleogene deposits present in these synclines and as well as in the south border of the Graben. All formations mentionned in the literature were identified and a hiearchy was established. Each formation was defined and fixed on the biostratigraphical chart, allowing the construction of a new complete lithostratigraphy for the paleogene deposits. Based on this new lithostratigraphy, a geological map was established for the Jura synclines area. Out of these paleogene deposits from the Jura synclines and the south border of the Graben, about thirty outcrops were studied in detail. Sedimentological, paleontological and biostratigraphical analyses allowed us to reconstruct marine, estuarine, fuviatile and lacustrine paleoenvironments. A thorough paleontological study focused on the Ostracods. The totality of sampled ostracofauna was investigated and accurate taxinomical analyses, pertaining to its diagnoses, descriptions, as well as paleoecology were performed. Paleoecological models based on ostracods associations were developped. It is now possible to identify continental associations characteristic of lacustrine littoral zones and sub-littoral zones. A mathemathical approach revealed the existence of typical marine associations, allowing us to define different marine paleoenvironments for the rupelian rhenish sea of the Jura synclines and the south border of the Graben. To better understand lacustrine paleoenvironments, a study based on present-day lacustrine environments was undertaken which showed that the bathymetrical repartitions of fauna and flora are not hazardous. The occurrence of fructified charophytes gyrogonites is characteristic of depths of 0 to 4 meters. The abundance of epiphytal faunas like ostracods and gastropods is proportional to the space available on charophytes. Another important observation relevant to fossil lacustrine deposits, is how evolution of lakes and competition phenomena between Charophytes, Potamogetons and Myriophylles reveal the dynamics of these lakes, colonised first by pioneer hydrophytes (Charophytes), then gradually invaded by Potamogetons and Myriophylles which cause the regression and sometimes the disappearance of Charophytes. This work also displays evidence for the existence of a marine link between the rhenisch sea and the perialpine sea during the Rupelian. This marine communication occurred through small sea channels exhibiting very specific paleoecological conditions, which only allowed a restricted fauna to prosper. These marines deposits are elusive, mainly because these sandstone levels are difficult to distinguish from these fluviatiles sandstones deposits they cross. Rupelian fauna and flora from the perialpine and rhenish seas show few affinities. One of the main reasons for this lack of affinity is the difference in paleoenvironments between perialpine position (epibathyal) and position (neritical, -30 m depth), leading to essentially different fauna and flora. On the other hand, fishes, which are active swimmer and therefore able to shirk from unfavourable ecological conditions, are common to both seas. A lot of reworked fauna and flora from the subalpine paleocene deposits (planctonic foraminifera, dinoflagelates and nannofossils) are also present in the deposits of the rhenish sea, and are further evidence of the once-existing marine communication. Ten paleogeographical maps have been established. The first five correspond to the Jura synclines zone, and the last five describe an area located between the Swiss alpine front and the north of the Graben. These maps show the modalities and the timing of the extension and eastward the regression of the perialpine sea.The invasion of the Graben and the Jura synclines by the rhenish sea is illustrated as well as its regression. The communication between the perialpine sea and the rhenish sea is also represented and we surmise the existence of a marine connection between the south Graben and the Bresse graben. This study of the paleogene deposits of the Jura synclines and the south-border of the Graben also present geodynamical implications : The distension is recorded in the Jura as early as the Eocene-Oligocene boundary. Synforms resulting from the alpine folding are already present at the base of Rupelian, just like are present certain faults which cross the Vosges and Forêt-Noire massif.