Volcanisme explosif aérien au passageCarbonifère-Permien dans les bassinsstéphano-autuniens d’Europe de l’Ouest

National audienceLes bassins stéphano-autuniens d’Europe de l’Ouest, associésà un régime d’extension post-orogénique, ont enregistrésde fréquentes manifestations volcaniques. Ces évènements sonttoutefois encore relativement peu étudiés et datés en particulierdans les bassins sédimentaires bordant le Massif Central. Uninventaire des épisodes volcaniques associés aux retombées decendres est établi, dans l’optique de préciser la nature du volcanisme,la localisation des sources et fournir des âges radiométriquesU-Pb. Ces âges numériques sont fondamentaux pour calibrer lesséries sédimentaires continentales européennes et les corréler auxéquivalents temporels des séries marines d’Asie ou des Etats-Unis. Les bassins concernés sont ceux d’Autun, d’Aumance etde Lucenay-les-Aix où des niveaux de ”gores” (cendres altéréesen argiles ou tonsteins) ont été identifiés depuis plusieurs décenniesen affleurement ou en forage mais sans attribution d’âges.Ces niveaux, qui tranchent nettement des sédiments détritiquesencaissants, se présentent sous la forme d’horizons argileux centimétriquesà pluricentimétriques de couleur crème (en forage) àocre (en affleurement) selon le degré d’altération météorique oude contamination avec l’encaissant. Leur minéralogie est caractériséepar des argiles néoformées (rectorite et kaolinite) issuesde la dévitrification des verres volcaniques et une faible abondancede minéraux détritiques (quartz, feldspath, micas, illite).La chimie des niveaux analysée par ICP-OES, ICP-MS et XRFportable montre un comportement chimique contrasté avec celuide l’encaissant avec des spécificités propres à chaque bassin.L’analyse par ICP-MS des éléments traces et terres rares indiquepour la majorité des niveaux un volcanisme explosif différenciécalco-alcalin dacitique à rhyolitique. La source de ce volcanismepourrait être distale et localisée dans les Vosges ou en Forêt Noire(Allemagne) compte tenu de la taille des éléments, l’épaisseur descendres et la nature du volcanisme (Königer & Lorentz 2002),bien qu’une origine proximale en provenance du Massif Centralne puisse être totalement exclue. Dans le bassin d’Autun 12tonsteins sont répertoriés de la formation d’Igornay (base Autunien)à la formation de Muse (Autunien inférieur). Les datationsradiométriques U-Pb (CA-ID-TIMS) de 3 niveaux indiquent queces dépôts continentaux du bassin d’Autun sont à la transitioncarbonifère-permien (Gzhélien/Assélien). Ces âges sont cohérentsavec l’âge U-Pb (LA-ICP-MS) calculé sur l’un des 31 tonsteinsdu sondage BRGM LY-F de Lucenay-les-Aix.Königer, S., Lorenz, V., Stollhofen, H., & Armstrong, R. A.(2002). Origin, age and stratigraphic significance of distal falloutash tuffs from the Carboniferous–Permian continental Saar–NaheBasin (SW Germany). International Journal of Earth Sciences,91(2), 341-356

Différentes approches pour la datation U/Pb des tonsteins intercalés dans les séries continentales d’âge fini-carbonifère à permien de Lucenay-lès-Aix (Sud du Bassin de Paris, France)

International audienceD’une manière générale, la présence de niveaux volcaniques (cendres ou laves) intercalés dans les séries sédimentaires présente un avantage non négligeable pour dater la sédimentation de ces séries. Des datations précises peuvent même permettre d’estimer des taux de sédimentation, ou encore de proposer des corrélations à l’échelle de différents bassins.Les séries sédimentaires du Carbonifère-Permien de Lucenay-lès-Aix, étudiées par forage, sont géographiquement situées entre des séries de même âge connues à l’affleurement : Decize-La Machine (au nord), Aumance (à l’ouest) et Autun (à l’est). Ce (ou ces) bassin(s) sont consti- tués de dépôts continentaux dans lesquels s’intercalent des niveaux de tonstein (i.e. dépôts de cendres volcaniques altérés en kaolinite en domaine continental). Or, le calage stratigraphique de ces séries est relativement mal contraint, rendant les corrélations entre les différentes zones de sédimentation incertaines.Nous avons donc entrepris une analyse géochronologique sur les potentiels niveaux de tonsteins d’un forage carotté de Lucenay-lès-Aix (forage LY-F). Au préalable, des analyses minéralogiques (par diffraction des rayons X) et géochimiques (par ICP-AES et ICP-MS) ont été réalisées afin de confirmer l’origine volcanique de ces niveaux et d’identifier une possible contamination. Cinq échantillons ont été sélectionnés pour des analyses U/Pb (LA-ICP-MS) sur zircons. Les deux premiers échantillons, à la base du forage, permettent de calculer un âge Concordia à c. 299 Ma tandis que pour les trois autres échantillons, plus haut dans la série, la dispersion des analyses le long de la Concordia rend difficile la détermination d’un âge. Cette dispersion des données traduit à la fois une perte en Pb subie par certains grains, et la présence de grains hérités et/ou remaniés. Des analyses U/Pb (LA-ICP-MS) sur apatites ont également été réalisées sur ces trois échantillons. Les âges intercept calculés pour chacun des échantillons sont, compte tenu des erreurs calculées, identiques aux âges U/Pb sur zircons obtenus sur les échantillons de la base du forage. Des analyses en cours sur les séries contemporaines du Massif Central vont permettre d’obtenir d’autres âges, cette étude permettant d’ores-et-déjà de proposer de nouvelles stratégies pour améliorer la précision des résultats

Reconstitution des environnements de dépôtdu Carbonifère supérieur/ Permien inférieurau Sud du bassin de Paris : implicationgéodynamique

National audienceLa période Carbonifère-Permien marque un changement drastiquede régime tectonique (fin de l’Orogenèse hercynienne -début d’une phase de rifting). Cette transition s’enregistre dansles bassins sédimentaires contemporains. En Europe de l’Ouest,ces bassins, principalement constitués de sédiments continentauxet de séries volcano-sédimentaires (largement sous-estimées),sont mal contraints sur beaucoup d’aspects (sédimentaire, tectonique,volcanique et corrélations spatio-temporelles). Le cadrechronologique de ces bassins est également mal connu dans lamesure où les principaux âges ont été estimés par palynologie àpartir de faciès floristiques ayant pu coexister dans le temps.Une étude sédimentologique détaillée a été réalisée dans le bassinpermien de Lucenay-lès-Aix (Nièvre). Ce bassin, situé sous lacouverture méso-cénozoïque du Bassin parisien (environ 250 md’épaisseur), est localisé à l’intersection de cinq bassins permocarbonifèresconnus à l’affleurement (Autun, Blanzy Le Creusot,Aumance, Décize et Bert).Sur la base d’un forage carotté, une série du Carbonifère-Permiende 350 m d’épaisseur, a été décrite au 1/50e afin de reconstituerles environnements de dépôt. Des niveaux de cinérite identifiés(tonsteins) ont été échantillonnés et datés (datations U-Pb/zirconpar LA-ICP-MS). Le calage des différents faciès sédimentaires entermes d’électrofaciès sur les données sismiques et diagraphiquesdisponibles a permis de réaliser des corrélations stratigraphiqueset d’étendre ces observations à l’échelle du bassin de Lucenay-lès-Aix.Les résultats obtenus permettent ainsi de discuter l’évolution tardivede l’Orogenèse hercynienne : la base de la série sédimentairedu bassin de Lucenay-lès-Aix donne un âge de 299 ± 2 Ma (limiteCarbonifère/Permien). Les environnements sont constitués degrands systèmes lacustres à rides de vague, avec des intercalationsde charbons massifs à la base de la série, et des arrivéespériodiques de conglomérats, décrivant une tendance généralerétrogradante. Pour la première fois dans ce type de bassin, nousproposons d’interpréter certains faciès observés en dépôt de typeGilbert delta. L’enregistrement sédimentaire montre que ce bassinétait soumis à un flux sédimentaire important dont la source, auvu des géométries imagées en sismique, était localisée à l’ouest

Sedimentology and U-Pb dating of Carboniferous to Permian continental series of the northern Massif Central (France): Local palaeogeographic evolution and larger scale correlations

International audienceThe Carboniferous to Permian volcanic-sedimentary succession shown by the LY-F core from the Lucenay-lès-Aix area, in the northern part of the Massif Central, has been studied in order to obtain both landscape reconstructions (sedimentological analyses) and geochronological constraints (UPb dating on zircon and apatite). The lowermost part of the core consists mainly of lacustrine deposits with Gilbert-type delta and volcaniclastic-rich fan delta deposits including several altered volcanic ash layers (tonstein). In contrast, in the uppermost part of the core, playa-lake deposits dominate. LA-ICP-MS UPb analyses were performed on both zircon and apatite grains from interbedded tonsteins. This coupled UPb dating approach allows to assess potential reworking of volcanic material or the occurrence of non-volcanic grains, such as xenocrysts, in order to provide better evaluations for the depositional ages of the tonsteins. These investigations reveal that sedimentation took place between the late Gzhelian and the late Sakmarian (i.e., between c. 301 and 290 Ma). This sedimentary succession can therefore be compared to those from adjacent basins for which geochronological constraints are available (i.e., Autun and Lodève basins, resp. located north and south of the Massif Central). This study provides a reference section for future comparisons with similar sections from other Carboniferous to Permian basins, in France as well as elsewhere in Europe