Evolution of carbonate platforms during the messinian salinity crisis : from evaporite deformation to microbialic communities (South-West of Spain)

Evolution des plates-formes carbonatées pendant la crise de salinité messinienne : de la déformation des évaporites aux communautés microbialithiques (sud-est de l’Espagne)

• Auteur / Autrice : Raphaël Bourillot
• Direction : Emmanuelle Vennin, Jean-Marie Rouchy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géologie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Dijon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plates-formes carbonatées

Microbialithes

Crise de salinité messinienne

Résumé

La crise de salinité messinienne (CSM) est un évènement majeur de l’histoire méditerranéenne, marqué par le dépôt de plusieurs milliers de mètres d’évaporites dans le centre du bassin méditerranéen. Cette étude pluridisciplinaire (sédimentologie, stratigraphie, géochimie, etc. ) explore l’enregistrement de cette crise par les plates-formes carbonatées des bassins marginaux ouest méditerranéens. Les deux unités carbonatées pré-CSM – unité à heterozoan puis unité récifale – présentent des bioconstructions à coraux, dont la diversité diminue à l’approche de la CSM. Les derniers niveaux de l’unité récifale sont dominés par l’algue verte Halimeda, alors que les coraux ont cessé de se développer. Ce changement de communautés est interprété comme la première conséquence d’un refroidissement global, associé à une augmentation de salinité liée à la restriction de la Méditerranée. La seconde conséquence de l’isolement tectonique des bassins marginaux est une chute du niveau d’eau estimée entre 150 et 200 m. Dans le centre des bassins marginaux, les niveaux à Halimeda passent sans discontinuité majeure aux évaporites autour de 5. 96 Ma, alors que les marges sont érodées et karstifiées. L’unité carbonatée syn- à post-évaporitique, appelée Terminal Carbonate Complex (TCC), est caractérisée par une grande variété d’environnements de dépôt et par une production carbonatée dominée par les ooïdes et les microbialithes. Le TCC montre une première phase à salinité normale caractérisée par une production oobioclastique, attribuée à un ré-ennoiement des marges ouest méditerranéennes pendant une période de haut niveau marin global débutant à 5. 57 Ma. Une phase de déformation/dissolution des évaporites syn-TCC se déroule à l’échelle du sud-est de l’Espagne en parallèle d’une nouvelle restriction des bassins marginaux qui sont alors de de vastes lac salés. Une remise en solution par dissolution des évaporites messiniennes et un climat contrasté aride/humide, pourraient avoir induit de fortes variations de salinité entraînant un bloom des microbialithes à la fin du TCC. Ces microbialithes, contenant de potentiels fossiles de bactéries, ont induit une précipitation carbonatée en majorité composée de dolomite dont l’origine est encore incertaine. Le Lago Mare, caractérisé par des environnements d’eau douce et un climat régional plus humide, succède au TCC. Enfin, le Bassin Méditerranéen est intégralement ré-ennoyé par les eaux Atlantiques au début du Pliocène (5,3 Ma), lors de la rupture du seuil de Gibraltar.

The Messinian Salinity Crisis (MSC), characterized by the deposition of thousands-ofmetres thick evaporites in the centre of the Mediterranean Basin, is one of the most important event in the Mediterranean history. A multidisciplinary study (sedimentology, stratigraphy, geochemistry, etc. ) has been carried out to explore the recording of this crisis by the carbonate platforms of western mediterranean marginal basins. The two pre-MSC units –the Heterozoan Unit, followed by the Reef Unit– show the development of coral build-ups displaying a decreasing coral diversity prior to the MSC. The last beds of the Reef Unit are dominated by the green alga Halimeda, while corals have ceased their development. These community changes are interpreted as the first consequence of a global cooling, associated with an increasing salinity linked to the restriction of the Mediterranean. The second consequence of the tectonic isolation of the marginal basins is a water level fall estimated between 150 and 200 m. The Halimeda beds are overlain by the first evaporite deposits without a major discontinuity around 5. 96 Ma. The syn- to post-evaporitic carbonate unit, called the Terminal Carbonate Complex (TCC), is characterized by a high variablility of depositional environments and by a carbonate production dominated by microbialites and ooids. The TCC shows a first phase with a close to normal marine salinity dominated by oobioclastic facies, linked to a reflooding of the western mediterranean margins during a global sea level highstand beginning at 5. 57 Ma. A syn-TCC deformation/dissolution phase occurs at the South-East Spain scale at the same time as a new restriction of the marginal basins, corresponding to vast salt lakes at this time. Evaporative brines seepage, associated with a contrasted arid/humid climate, could have produced strong salinity variations inducing the microbialite bloom at the end of the TCC. These microbialites, containing potential fossils of bacteria, have mediated the precipitation of carbonate mineral, mostly dolomite, which origin remains undetermined. The TCC is followed by the Lago Mare, depositing in freshwater during a regional humid climate phase. Finally the whole Mediterranean Basin is reflooded by Atlantic seawater at the beginning of the Pliocene (5. 3 Ma) due to the opening of the Gibraltar Strait.