C and O isotope stratigraphy in shallow-marine carbonate: a tool for sequence stratigraphy (example from the Lodève region, peritethian domain)

Abstract.

Carbon and Oxygen isotope profiles from a well-dated carbonate section spanning the Sinemurian time on the Caussenard High (southeast France) are compared to sedimentological data and the results from sequence stratigraphy analysis, in order to discuss the origin of isotopic variations in a shallow-marine carbonate succession. The sedimentological study has enabled the identification of four types of depositional environments (peritidal, lagoonal, sand shoal, outer-shelf) that formed meter-scale cycles. The latter are arranged in two third-order cycles whose boundaries correspond to distinct δ¹³C and δ¹⁸O negative peaks (at the end of the Hettangian time and during Middle Sinemurian). The origin of the isotopic signals is discussed and several hypothesis are envisaged: sea water ageing, early meteoric diagenesis. Isotopic curves observed here seems to be related to early meteoric diagenesis linked to variations of third-order sea-level cycles rather than environmental factors (temperature, salinity).

Resume.

Sur la coupe du Perthus, située sur le Seuil Caussenard (Sud-Est de la France), quarante échantillons couvrant l’intervalle Sinémurien ont été prélevés pour des analyses d’isotopes stables (C et O) et comparer aux données sédimentologiques dans le but de discuter l’origine du signal isotopique dans une série carbonatée d’environnement peu profond. L’étude sédimentologique a permis l’identification de quatre grands types de faciès sédimentaires (péritidal, lagunaire, dunes sous-marines, plate-forme externe) qui forment des cycles d’échelles métriques. Ces derniers s’arrangent verticalement en deux cycles de troisième ordre dont les limites correspondent aux tendances négatives en δ¹³C et δ¹⁸O (deux tendances négatives ont été observées, la première à la fin de l’Hettangien, la seconde au Sinémurien Moyen). L’origine des variations du signal isotopique est discutée et plusieurs hypothèses sont examinées: ≪vieillissement≫ des masses d’eau, diagenèse précoce. Dans le cas étudié, les variations observées semblent être contrôlées par les phénomènes de diagenèse précoce liés aux variations eustatiques moyen terme (troisième ordre), plutôt que par les paramètres environnementaux (température, salinité).