High-frequency palaeoenvironmental changes on a shallow carbonate platform during a marine transgression (Late Oxfordian, Swiss Jura Mountains)

Abstract

Based on a well-established bio- and sequence-stratigraphic framework, a narrow time window in the Bimammatum ammonite zone (Late Oxfordian) is investigated in six Swiss Jura sections representing a shallow-water carbonate platform. From the detailed facies and microfacies analysis of oncoid-rich (Hauptmumienbank Member) and ooid-rich (Steinebach Member) limestones, a microfacies classification is established, depositional environments are interpreted, and a depositional model for the Swiss Jura platform is proposed. The sequence- and cyclostratigraphic interpretation has been performed for the transgressive part of the medium-scale sequence Ox6+, independently for each section, with a very high time resolution at the scale of elementary depositional sequences. The good correlation of the elementary and small-scale sequences between the six studied sections and the similar number of elementary sequences in all sections strongly suggest that allocyclic processes were involved in their formation. The hierarchically stacked depositional sequences (small-scale and elementary sequences) result from orbitally controlled sea-level changes with periodicities of 100 and 20 kyr, respectively. Thickness variations in the correlated small-scale and elementary sequences imply variable sedimentation rates, probably resulting from differential subsidence due to the activity of tectonic blocks. The tectonically controlled platform morphology contributed significantly to the general pattern of depositional environments and, combined with high-frequency sea-level fluctuations, created a complex facies distribution in time and space on the Swiss Jura carbonate platform.

Résumé

Basée sur un cadre biostratigraphique et séquentiel bien défini, une fenêtre de temps précise dans la zone d’ammonite à Bimammatum (Oxfordien supérieur) est étudiée dans six coupes du Jura suisse représentant une plate-forme carbonatée peu profonde. A partir de l’analyse détaillée des faciès et des microfaciès des calcaires riches en oncoïdes (membre de Hauptmumienbank) et riche en ooïdes (membre de Steinebach), une classification des microfaciès est établie, les environnements de dépôts sont interprétés et un modèle de dépôt pour la plate-forme du Jura suisse est proposé. L’interprétation séquentielle et cyclostratigraphique a été réalisée pour la partie transgressive de la séquence à moyen-terme Ox6+, indépendamment pour chaque coupe, avec une très haute résolution à l’échelle des séquences de dépôts élémentaires. La bonne corrélation des séquences élémentaires et à court-terme entre les six coupes étudiées et le nombre similaire de séquences élémentaires dans toutes les coupes suggèrent fortement que des processus allocycliques ont joué un rôle dans leur formation. Les séquences de dépôts empilées hiérarchiquement (séquences à court terme et élémentaires) résultent des fluctuations du niveau marin, elles-mêmes contrôlées par les cycles orbitaux avec des périodicités de 100 et 20 ka, respectivement. Les variations d’épaisseurs dans les séquences à court terme et élémentaires corrélées impliquent des taux de sédimentation variables, résultant probablement de la subsidence différentielle due à l’activité tectonique des blocs. La morphologie de la plate-forme contrôlée tectoniquement a contribué significativement à la distribution générale des environnements de dépôts et, combinée aux fluctuations de haute fréquence du niveau marin, à une distribution complexe des faciès dans le temps et dans l’espace sur la plate-forme carbonatée du Jura suisse.