Integrated stratigraphy and paleoenvironmental reconstruction of the Miocene series of the Châteauredon Dome, S.E. France

Abstract.

This study presents the results of a palynological analysis (dinocysts, spores and pollen) that are discussed with those obtained from stable isotopes geochemistry (δ¹³C and δ¹⁸O) on Miocene coastal and continental deposits in the southern area of the Digne Valensole Basin. Palynology study has been conducted on dark levels while isotopic analysis was performed on paleosol carbonate nodules.

Stratigraphic attributions based on palynology are restricted to dinoflagellate cysts associations as spore and pollen assemblages are scarcely identified. They confirm the stratigraphy based on the micromammal fossil sites and propose an Aquitanian to early Serravallian age. From a selection of ODP-DSDP sites, the marine δ¹³C chemostratigraphy shows several characteristic isotopic intervals. These were also identified on the continental signal from the paleosols.

Stratigraphic interpretation from the isotopic continental signal is in good agreement with both palynological data and micromammal sites attributions. It can offer a high resolution correlation, a few 100 kyr when paleosols are frequent and δ¹³C fluctuations significant. The method puts also in evidence hiatuses (during middle Aquitanian and late Burdigalian) and precise the age of formations interbedded between micromammal sites.

Regarding paleoenvironmental reconstruction, the palynological study is more efficient than isotopic data and shows a flora evolution from mesothermic riparian and coastal vegetation during Aquitanian/Burdigalian to herbaceous and more open vegetation during the Langhian period in association to a drier and warmer climate.

This study brings also new insights on paleogeographic reconstructions. The studied area was located close to the sea coast during the lower Miocene. Marine incursions occurred during the middle Aquitanian and from late Burdigalian to early Serravallian. These are characterized by tidal facies as well as dinoflagellate cysts and benthic foraminifera occurrences. These marine incursions, better recorded in the eastern part of the Châteauredon Dome, argued for a northern or a southern connection with the Miocene sea in relation to the foreland basin geodynamic evolution.

Resume.

Cette étude présente les résultats de la palynologie (kystes de dinoflagellés, spores et pollen) discutés avec ceux de la géochimie des isotopes stables (δ¹³C et δ¹⁸O) réalisée sur les séries côtières et continentales d’âge miocène dans la partie sud du bassin de Digne. L’étude palynologique a été réalisée sur des niveaux noirs et les analyses isotopiques sur les nodules carbonatés des paléosols.

Les attributions stratigraphiques sont basées sur la palynologie établie á partir des associations de dinokystes et non sur les assemblages de spores et pollen, peu diversifiés. Elles confirment la stratigraphie établie d’après les sites fossilifères de micromammifères et proposent un âge Aquitanien á Serravallien inférieur. A partir d’une sélection de plusieurs sites ODP-DSDP, la chimiostratigraphie δ¹³C marine montre plusieurs intervalles isotopiques spécifiques. Ces intervalles sont aussi identifiés sur le signal continental des paléosols.

L’interprétation stratigraphique obtenue par le signal isotopique continental concorde bien avec les données palynologiques et celles des gisements de rongeurs. Elle permet une corrélation á haute résolution á quelques 100 ka, quand les paléosols sont fréquents et les fluctuations du δ¹³C significatives. La méthode met également en évidence des hiatus (au cours de l’Aquitanien moyen et du Burdigalien terminal) et précise l’âge des formations intercalées entre les sites de micromammifères.

Sur le plan paléoenvironnemental, l’étude palynologique, plus significative que les données isotopiques, montre une évolution de la végétation depuis une flore arbustive mésotherme de type ripisylve á littorale au cours de l’Aquitanien/ Burdigalien vers une flore herbacée plus ouverte au cours du Langhien en association avec un climat plus chaud et plus sec.

Cette étude apporte de nouveaux éléments pour les reconstitutions paléogéographiques. La zone d’étude était localisée á proximité du trait de côte marin au cours du Miocène inférieur. Des incursions marines ont été enregistrées durant l’Aquitanien moyen et depuis la fin du Burdigalien jusqu’au Serravallien inférieur. Celles-ci sont caractérisées par des faciès tidaux ainsi que par la présence de kystes de dinoflagellés et de foraminifères benthiques. Ces incursions marines, mieux enregistrées dans la partie orientale du Dôme de Châteauredon, plaident en faveur d’une connexion de la mer miocène par le nord ou par le sud en relation avec l’évolution géodynamique du bassin d’avant-pays.