Oxfordian sedimentary dykes: : tectonic and diagenetic implications for the eastern Paris basin

• Autores: Grégoire André, Christian Hibsch, B. Beaudoin, C. Carpentier, Serge Fourcade, Pascal Élion
• Localización: Bulletin de la Société Géologique de France, ISSN 0037-9409, Vol. 175, Nº. 6, 2004, págs. 595-606
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • français

    Localisées exclusivement dans l'Oxfordien calcaire moyen à supérieur, des fractures verticales NNE-SSW de 10-20 m de haut, à remplissage microgranulaire, apportent des éléments nouveaux sur l'histoire tectonique mésozoïque de l'Est du bassin de Paris.

    Ces fractures affectent principalement des grainstones à entroques ou oolithiques. Leur remplissage, composé de micrite, microsparite et lithoclastes, peut correspondre à une ancienne boue calcaire issue de niveaux supérieurs non encore lithifiés ou à un sédiment marin en cours de dépôt. Ces remplissages de fente peuvent donc être qualifiés de filons sédimentaires. Les figures de tri granulométrique traduisent un dépôt par écoulement turbulent. Des fluages hydroplastiques per descensum et des bréchifications intraformationnelles indiquent une déformation post-induration. On note la prédominance des filons dans les grainstones, précocement lithifiés et par conséquent sujets à une fracturation, et leur rareté dans les mudstones réputés plus plastiques. Ces derniers apparaissent comme la source possible d'alimentation en boue carbonatée des filons.

    La géométrie des épontes et l'histoire diagénétique des remplissages permet de distinguer deux types de filons sédimentaires : le premier présente une fracturation qui dessine des épontes irrégulières contournant les éléments constitutifs de l'encaissant (entroques ou ooïdes) voire même leur ciment syntaxique, alors que le second recoupe nettement les éléments de la roche encaissante et présente sur les épontes une frange de sparite anté-remplissage sédimentaire.

    Pour la première famille de filons, l'enchaînement des événements diagénétiques est : i) mise en place de premiers ciments syntaxiques ou intergranulaire ; ii) fracturation sous faible contrainte de confinement avec ruptures suivant les contours des grains ; iii) remplissage sédimentaire et infiltration dans la porosité. En revanche, le second type de filons est formé sous plus fort recouvrement comme l'atteste la préexistence de stylolites stratiformes et une cristallisation de sparite sur les épontes précédant le remplissage sédimentaire. La relative précocité de cette fracturation et la disponibilité d'un matériel de remplissage sédimentaire non lithifié suggèrent un âge oxfordien à kimméridgien pour l'ouverture des filons sédimentaires.

    L'orientation subméridienne de ces filons sédimentaires indique un régime extensif Est-Ouest qui semble se prolonger vers la fin du Jurassique par des jeux en failles normales affectées par les régimes décrochants crétacés à tertiaires.

    Les signatures isotopiques en [sigma]18OSMOW des microsparites et sparites de remplissage des filons sédimentaires témoignent d'une participation d'eau météorique, soit précocement lors de leur mise en place, ou alors plus tardivement lors d'épisodes de recristallisation dont les âges sont incertains.

    Ces filons sédimentaires sont une expression nouvelle de l'extension E-W d'âge oxfordien-kimméridgien, mise en évidence dans la plate-forme ouest-européenne. Elle est d'autant plus intéressante que cette direction a été le plus souvent attribuée au rifting oligocène.

  • English

    Vertical fractures in Oxfordian limestones of the eastern part of the Paris Basin are interpreted as resulting from synsedimentary extensional deformations which occurred during the Mesozoic. These NNE-SSW striking fractures are 10 to 20 meters in height, and filled with microgranular material.

    The fractures mainly affect crinoidal and oolitic grainstones. Their micritic to microsparitic, lithoclast-bearing infills may have resulted from the solidification of an ancient mud injected from non-lithified, overlying layers of marine sediments. They should therefore be referred to as sedimentary dykes. Graded layering suggests deposition under turbulent flow conditions, whereas later plastic deformation and breccia formation indicate a syndiagenetic reworking. Such observations are consistent with a predominance of the sedimentary dykes in grainstones, which are more rapidly lithified and therefore subject to early fracturing. On the contrary, these dykes are rare in mudstones which may constitute the source of the material for the infills in the grainstones.

    Both the analysis of the wall geometry and the reconstruction of the diagenetic history of the infills make possible to distinguish two types of sedimentary dykes. The first type corresponds to a fracturation characterized by irregular walls around the rock-constituting grains (i.e. crinoidal debris or ooids), whereas the walls in the second type are cross-cutting the grains and present a fringe of sparite predating the microsparite infill.

    The following scenario is proposed for the first type of sedimentary dykes: i) syntaxial cementation of crinoidal debris and early cementation of ooids; ii) fracturing along grain boundaries under low burial strain; iii) filling of fractures and open porosity by the mud. The second type of sedimentary dykes was formed under deeper burial conditions, which is indicated by both pre-existing bedding-parallel stylolites and the precipitation of sparite on the walls before the sedimentary infill. This early fracturation and the availability of a sedimentary filling, non-lithified material point to a late Jurassic age for these sedimentary dykes.

    The [sigma]18OSMOW isotopic signatures measured for the infilling sparite and microsparite materials indicate that these were precipitated from meteoric waters, either early during the formation of the sedimentary dykes or during a later recrystallization event.

    The sedimentary dykes have recorded an E-W extension during the Oxfordian-Kimmeridgian period, which is in good agreement with the late Jurassic tectonic history of the western European platform. This early Oxfordian-Kimmeridgian fracturing and its associated fluid paleocirculations is of major interest in the context of the tectonic history of the Paris Basin, since most of these N-S to NNE-SSW tension gashes have been previously attributed to the Eocene Pyrenean shortening and Oligocene rifting stages.