The filament event near the Cenomanian-Turonian boundary in Tunisia: filament origin and environmental signification

• Autores: Mohamed Hédi Negra, Mohamed Faouzi Zagrarni, Amine Hanini, André Strasser
• Localización: Bulletin de la Société Géologique de France, ISSN 0037-9409, Vol. 182, Nº. 6, 2011, págs. 507-519
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • L'événement "à filaments" à la limite Cénomanien-Turonien en Tunisie: : origine et milieux de genèse des filaments
• Texto completo no disponible (Saber más ...)
• Resumen
  • English

    Near the Cenomanian-Turonian boundary, the filament event corresponds to the massive occurrence of thin elongate shells, probably bivalves which constitute, in the Bahloul Formation, about 40% of allochems. This biosedimentary event was described in several areas, such as in Tunisia, Algeria, Morocco, North America, Oman and Tibet. In Tunisia, filaments are well represented within well laminated black shales constituting the Bahloul Formation, late Cenomanian - early Turonian in age. These black shales were deposited under anoxic conditions developed in an outer ramp environment. Filaments are particularly abundant in the upper part of the Bahloul Formation, which is topped by a condensation level exhibiting encrusted ammonites associated with frequent burrows, and phosphatic and glauconitic grains. In terms of depositional environments, the filament concentrations announce an evolution towards "normal"-marine conditions, which followed the anoxic conditions favouring black-shale formation. This trend coincided with a deepening that led to maximum flooding at the condensation surface. The petrographic study of samples taken along a N-S transect shows a clear evolution of filament structures from distal to proximal ramp. Limestones deposited in the outer ramp environment mainly contain well preserved "pelagic" bivalve shells showing a thin-shelled structure composed of elongated filaments. Laterally, toward the proximal ramp, the bivalve shells are progressively disintegrated, the filaments being arranged parallel to bedding. In an even more proximal setting, filaments appear finer, highly fragmented and arranged without preferential orientation. The Cenomanian-Turonian "pelagic" bivalves thus probably lived in an outer ramp environment and their thin shells disintegrated progressively into filaments. This happened during high energy conditions generated by storms.

    The filament event, which is associated to other bio-events expressed by the extinction and the first occurrence of some pelagic species, could be used to establish local to global correlations.

    When the ammonite Watinoceras, the main early Turonian marker, is rare or absent, the filament-rich facies could indicate the proximity of the Cenomanian-Turonian boundary.

    At a global scale, the filament event illustrates a sea-level rise in relation with eustatic and climatic changes. The maximum flooding of this transgressive event was identified in several localities and dated about 93 Ma. The very high sea-level conditions are favourable to accumulation and preservation of organic-rich facies such as black shales, which illustrate the anoxic event OAE2.

    The abundance of filaments near the Cenomanian-Turonian boundary is an indicator of high organic productivity following a climatic change to warmer conditions. The latter have clearly influenced oceanic water-masses circulation, water column stratification and nutrient partitioning.

  • français

    A la limite Cénomanien-Turonien, l'évènement à filaments a été identifié à l'échelle mondiale. En Tunisie, les filaments sont bien représentés dans des calcaires noirs finement laminés, en plaquettes, constituant, la formation Bahloul d'âge cénomanien supérieur-turonien basal. Ces calcaires noirs sont déposés dans un environnement plus ou moins anoxique, inclus dans la partie distale d'une rampe. C'est préférentiellement dans la partie supérieure de la formation Bahloul que ces filaments deviennent particulièrement abondants. La limite supérieure de la formation Bahloul coïncide avec une surface de condensation intensément bioturbée et riche en ammonites. En termes de milieux de dépôt, l'abondance des filaments est l'expression d'une ouverture du milieu, faisant suite à une restriction accompagnée d'une anoxie ayant favorisé le dépôt des black shales.

    Cette ouverture du milieu peut être liée à une transgression dont l'inondation maximale coïncide avec l'abondance des filaments. L'étude pétrographique de coupes sériées levées le long d'un profil plate-forme/bassin, montre une évolution de ces filaments en morphotypes distincts. En effet, les calcaires déposés dans un domaine de type rampe distale contiennent des coquilles de bivalves pélagiques parfaitement préservées, montrant une microstructure composée d'un assemblage de filaments jointifs, allongés et parallèles aux plans de stratification. Latéralement, vers la partie proximale de la rampe, ces coquilles, qui sont progressivement fragmentées, montrent une microstructure partiellement dissociée en filaments calcitiques allongés. Dans une position encore plus proximale, la microstructure est plus dissociée, en filaments plus fins et désorientés. En somme, la genèse des filaments est due à une désintégration progressive de coquilles de bivalves pélagiques issus d'un milieu de type rampe externe. L'individualisation des filaments à partir de ces coquilles peut être liée à une énergie élevée du milieu probablement en rapport avec l'action de courants de tempête. La désintégration des coquilles de bivalves pélagiques en filaments qui serait provoquée au cours d'une élévation eustatique, prendrait son ampleur lors de la phase d'inondation maximale.

    L'événement à filaments a une grande valeur chronostratigraphique puisqu'il se situe immédiatement en dessous de la limite Cénomanien-Turonien datée à 93,5 Ma. En l'absence de l'ammonite Watinoceras considérée comme marqueur du Turonien basal, les faciès à abondants filaments peuvent être utilisés comme indicateurs de la proximité de cette limite. D'un autre côté, l'événement à filaments s'intègre dans un contexte transgressif dont le maximun d'inondation marquée par une surface de condensation, se situe autour de 93 Ma.

    Sur le plan séquentiel, l'élévation eustatique fait partie d'un cycle de premier ordre qui illustre un changement d'ordre climatique intéressant le milieu océanique. Les fortes expansions crustales, la genèse de rides océaniques, ainsi que les activités tectoniques et volcaniques ont eu comme conséquence un monde de type "greenhouse" marqué par des élévations eustatiques et un réchauffement des eaux océaniques dont l'ampleur se sent particulièrement à la base du Turonien.

    A l'échelle des cycles eustatiques à plus haute fréquence (de troisième ordre), l'événement à filaments apparaît immédiatement en dessous de la limite Cénomanien-Turonien, tout près de la surface d'inondation maximale.

    Cette élévation eustatique à la base du Turonien, qui est la plus marquée dans l'intervalle méso-cénozoïque, apparaît favorable au développement de conditions anoxiques particulièrement dans les masses d'eaux océaniques intermédiaires et profondes. Ces conditions sont également à l'origine d'une haute productivité organique qui serait en rapport avec un phénomène d'advection verticale des nutriments, liée à la stratification de la colonne d'eau ainsi qu'aux circulations océaniques. Elles sont également propices à l'accumulation et la préservation de la matière organique illustrant l'événement anoxique OAE2 qui est souvent marqué par une excursion positive de [sigma]13C.