The évolution and demise of Aptian carbonate platforms along the northwestern Tethyan margin (SE France to SW Germany), and their relationship with palaeoclimatic and palaeoceanographic changes

The Aptian stage and especially its lower part witnessed one of the major phases of paleoenvironmental change from the whole Cretaceous - the Selli episode. This episode introduced the changes that left their irreversibly mark on platform successions, often by their complete disappearance in the study area. The main objective of this project is to highlight the evolution of the northern Tethyan platform into a broader perspective of paleoenvironmental change. In order to attain this aim, a series of key sections were examined and sampled along the former Tethyan margin. Nearly 70 sections, including 55 sections figured in this thesis for the platforms of Languedoc, Jura, and Helvetic, were investigated over nearly 1000 km between the Nice Arc (SE France) and Bavaria (Southern Germany). These sections reveal a succession of eight sedimentary and biological events punctuating the sedimentary record on the northern Tethyan margin during the Aptian. These eight events are each characterized both by a sedimentary discontinuity, as well as by an ecosystem modification. Three of them are considered as major events because they were accompanied by significant changes in Aptian sedimentation pattern, and by the appearance of laminated organic-rich muds (LOM) in the basin. A first change occurred in the early Aptian (Forbesi Zone) with an abrupt transition from oligotrophic to mesotrophic carbonate-producing ecosystems following a major sedimentary discontinuity. A second change took place during the early Aptian (uppermost Furcata Zone) with the complete disappearance of ramps, also marked by a sedimentary discontinuity. However, a heterozoan carbonate platform reappeared for a short time in the late Aptian (lowermost Nodosocostatum Zone). A third change was recorded in the terminal Aptian (uppermost Nodosocostatum Zone) with a very important sedimentary discontinuity definitively putting an end to the carbonate ramps. Each of these sedimentary and ecological changes is accompanied by a faunal modification, in particular among ammonites (radiations, extinctions, turn-overs). The Aptian is also characterized by an amplification of syn-sedimentary tectonics. Already relatively active during the late Barremian, their impact is increased on platforms bordering the Vocontian basin by a generalization of normal faults and by significant strike slip faults with SW-NE and NS axes. Thus, during the early Aptian, the carbonate platform suffered a demise in successive steps and a brief return in the late Aptian, before disappearing on the long term until the Eocene. Important ecological changes were related to the replacement of oligotrophic faunas by heterotrophic faunas, which were better adapted to the emerging new conditions. These changes are associated with increased upwelling, phosphogenesis, and primary productivity preserved in numerous LOM intercalated into the Apto-Albian series. These new conditions are interspersed with periods of restrictions and extinctions punctuating the Albian-Aptian period. Important paleogeographical changes are also recorded by both extensive as well as compressive syn- sedimentary tectonics, linked to the anti-clockwise rotation and sliding of the Apulian and Iberian microplates, which created both expansion or bulging phenomena in parts of the basin, as well as the sliding of wide compartments of the European plate. The Aptian was also marked by major climatic changes, which significantly amplified especially in this part of the Tethys, affecting ecosystems in their totality. An acceleration of the breakup of Pangaea, associated with the formation of a multitude of rift basins, the intensification of crustal spreading and the formation of large marine basaltic plateaus, led to significant climate changes similar to those observed nowadays, which are marked by sea level rise, by global warming, and by the massive release of greenhouse gases. -- L'etage Aptien et tout specialement sa partie inferieure est temoin de l'une des principales phases de changement paleoenvironnemental de l'ensemble du Cretace - l'episode Selli. Cet episode initie ces changements qui ont laisse leur empreinte de facon irreversible sur les successions de plates-formes, souvent par leur disparition complete dans la zone d'etude. L'objectif principal de ce projet est de mettre en avant l'evolution des plates-formes Nord Tethysiennes dans une perspective plus large de changements paleoenvironnementaux. Afin d'atteindre cet objectif, une serie de sections cles ont ete examinees et echantillonnees en divers points autour du Bassin Vocontien. Pres de 70 coupes, dont 55 sections figurees dans la presente these pour les plates-formes du Languedoc, jurassienne, et helvetique, ont ete investiguees sur pres de 1000 km entre l'Arc nicois (SE de la France) et la Baviere (Sud de l'Allemagne). Ces coupes revelent une succession de huit evenements sedimentaires et biologiques ponctuant la l'enregistrement sedimentaire sur la marge Nord Tethysienne au cours de l'Aptien. Ces huit evenements se caracterisent chacun par une discontinuite sedimentaire, et par une modification de l'ecosysteme. Trois d'entre eux sont consideres comme majeurs, car accompagnes de modifications importantes de la sedimentation aptienne, et par l'apparition de niveaux riche en matiere organique (LOM) dans le bassin. Un premier changement se situe dans l'Aptien inferieur (zone a Forbesi) avec le passage brutale de plates-formes oligotrophes a heterotrophes suite a une discontinuite sedimentaire majeure. Une seconde modification prend place durant lAptien inferieur (fin de la zone a Furcata) avec la disparition complete des plates-formes, egalement marquee par une discontinuite sedimentaire. Cependant, les plates-formes heterozoaires finissent par reapparaitre au cours de l'Aptien superieur (debut de la zone a Nodosocostatum), pour un court laps de temps. Un troisieme changement s'enregistre a l'Aptien terminal (fin de la zone a Nodosocostatum) par une discontinuite sedimentaire tres importante mettant fin de facon definitive aux plates-formes carbonatees. Chacun des ces huit changements sedimentaires et ecologiques est accompagne d'une modification faunique, notamment chez les ammonites (radiations, extinctions, renouvellements). L'Aptien est egalement caracterise par une amplification de la tectonique synsedimentaire. Deja relativement active au Barremien superieur, elle se fait ressentir sur les plates-formes bordant le Bassin Vocontien par une generalisation des failles listriques et par d'importantes failles coulissantes d'axes SW-NE et N-S. Ainsi, au cours de lAptien inferieur, les plates-formes carbonatees subirent une disparition par a-coups successifs, ainsi qu'un bref retour dans lAptien superieur, avant de disparaitre a long terme jusqu'a l'Eocene. D'importantes modifications ecologiques se mirent en place par le remplacement des faunes oligotrophes par des faunes heterotrophes mieux adaptees aux nouvelles conditions emergentes. Ces modifications sont associees a une augmentation des upwellings, de la phosphatogenese, ainsi que de la productivite primaire conservee dans les nombreux LOM intercales dans la serie apto-albienne. Ces nouvelles conditions sont entrecoupees de periodes de restrictions et d'extinctions ponctuant l'Aptien-Albien. D'importants changements paleogeographiques sont egalement enregistres par une tectonique syn-sedimentaire aussi bien extensive que compressive, liee a la rotation anti-horaire et au coulissement des microplaques apulienne et iberique, laquelle cree des phenomenes d'extension ou de bombements dans certaines parties du bassin, ainsi que le coulissement de larges compartiments de la plaque europeenne. LAptien fut ainsi marque par d'importants changements climatiques qui s'amplifierent de facon significative dans cette partie de la Tethys, affectant les ecosystemes dans leur ensemble. Une acceleration de la dislocation de la Pangaea, associee a la formation d'une multitude de bassins d'effondrement, l'intensification de la propagation crustale et des grands plateaux basaltiques marins, a mene a d'importants changements climatiques similaires a ceux observes de nos jours, lesquels se marquent par une hausse du niveau marin, un rechauffement global, et le relâchement massif de gaz a effet de serre.