A new low-latitude Late Paleocene-Early Eocene radiolarian biozonation based on Unitary Associations: Applications for accreted terranes.

The late Paleocene - early Eocene sequences of DSDP Leg 10 Sites 86, 94, 95, and 96, Leg 43 Site 384 and ODP Leg 171B Hole 1051A have been re-sampled and re-examined for radiolarians. A new late Paleocene to early Eocene low-latitude radiolarian zonation suited for the correlation of accreted terranes is established by using the Unitary Association (UA) method. This method has the property of attributing equal weight to each species occurrence, which has the advantage of not being dependant on a limited set of key datums. Twenty-two UAs have been erected and correlated to the existing age models (given by nannofossils, planktonic foraminifera and radiolarians) for each site. The 22 UAs have been united into seven Unitary Associations Zones (UA Zones) (JP10-JE4) to increase lateral traceability. Herein we present the resulting composite range chart and correlation between the studied cores. The position of the UA Zones in the Paleogene timescale of.Berggren et al. (1995) have been estimated using a general consensus correlation with calcareous microfossil groups and the existing radiolarian zonation. Reproducible radiolarian events identified in the present work are bound to directly tied and compiled absolute ages given by Nigrini et al. (2006) and Sanfilippo and Nigrini (1998a). The RP zones (Sanfilippo and Nigrini 1998a) and the UA Zones are consistent. Unitary Associations permit to distinguish supplementary zonal subdivisions within RP7 and RP6. Topotypes from DSDP Leg 10 have been illustrated using mainly SEM imaging to facilitate the identification of re-crystallized forms.

The Early Toarcian anoxia, a synchronous event in the Western Tethys? An approach by quantitative biochronology (Unitary Associations), applied on calcareous nannofossils

During the Early Toarcian, major paleoenvironnemental and paleoceanographical changes occurred, leading to an oceanic anoxic event (OAE) and to a perturbation of the carbon isotope cycle. Although the standard biochronology of the Lower Jurassic is essentially based upon ammonites, in recent years biostratigraphy based on calcareous nannofossils and dinoflagellate cysts is increasingly used to date Jurassic rocks. However, the precise dating and correlation of the Early Toarcian OAE, and of the associated delta C-13 anomaly in different settings of the western Tethys, are still partly problematic, and it is still unclear whether these events are synchronous or not. In order to allow more accurate correlations of the organic rich levels recorded in the Lower Toarcian OAE, this account proposes a new biozonation based on a quantitative biochronology approach, the Unitary Associations (UA), applied to calcareous nannofossils. This study represents the first attempt to apply the UA method to Jurassic nannofossils. The study incorporates eighteen sections distributed across western Tethys and ranging from the Pliensbachian to Aalenian, comprising 1220 samples and 72 calcareous nannofossil taxa. The BioGraph [Savary, J., Guex, J., 1999. Discrete biochronological scales and unitary associations: description of the Biograph Computer program. Memoires de Geologie de Lausanne 34, 282 pp] and UA-Graph (Copyright Hammer O., Guex and Savary, 2002) softwares provide a discrete biochronological framework based upon multi-taxa concurrent range zones in the different sections. The optimized dataset generates nine UAs using the co-occurrences of 56 taxa. These UAs are grouped into six Unitary Association Zones (UA-Z), which constitute a robust biostratigraphic synthesis of all the observed or deduced biostratigraphic relationships between the analysed taxa. The UA zonation proposed here is compared to ``classic'' calcareous nannofossil biozonations, which are commonly used for the southern and the northern sides of Tethys. The biostratigraphic resolution of the UA-Zones varies from one nannofossil subzone or part of it to several subzones, and can be related to the pattern of calcareous nannoplankton originations and extinctions during the studied time interval. The Late Pliensbachian - Early Toarcian interval (corresponding to the UA-Z II) represents a major step in the Jurassic nannoplankton radiation. The recognized UA-Zones are also compared to the carbon isotopic negative excursion and TOC maximum in five sections of central Italy, Germany and England, with the aim of providing a more reliable correlation tool for the Early Toarcian OAE, and of the associated isotopic anomaly, between the southern and northern part of western Tethys. The results of this work show that the TOC maximum and delta C-13 negative excursion correspond to the upper part of the UA-Z II (i.e., UA 3) in the sections analysed. This suggests that the Early Toarcian OAE was a synchronous event within the western Tethys. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Bathonian radiolarians from an ophiolitic melange of the Alpine Tethys (Gets Nappe, Swiss-French Alps)

The determination of radiolarite ages of supraophiolitic rocks date the expansion age of oceanic crust. Radiolarites from the Gets nappe, a decollement cover nappe, provide the means of dating selected localities of outcropping oceanic crust based on their radiolarian faunas. Some studied samples from the ophiolitic melange (Perri re series) have a very well preserved and highly diverse radiolarian fauna of biochronological significance. The age of the radiolarites is established by correlation with the biozonation of Baumgartner et al. (1995b), which indicates a Bathonian age for the oldest radiolarian assemblages. Accordingly, these radiolarites represent remains of the oldest sediments recorded after the opening of the Piemont-Ligurian Ocean. This age is in agreement with those recently established by isotopic methods (166 +/- 1 Ma U-Pb and 165.9 +/- 2.2 Ma Ar-40/Ar-39) in the associated gabbros from the ophiolitic melange. The isotopic age and paleontological results are important because they represent the oldest dating of the oceanic crust of the Piemont-Ligurian Ocean, proving a Late Bajocian-Early Bathonian age for the oceanization in the western Tethys. The systematic part presents a complete Bathonian radiolarian assemblage from two of the best preserved samples; the illustrated assemblage contains 180 species attributed to 66 genera (44 nassellarians, 22 spumellarians and 1 entactinarian). Twenty new species and three new genera (Helvetocapsa, Plicaforacapsa and Theocapsomella) are formally described.

Low latitude Paleocene to early Eocene radiolarian systematics, biochronology and paleoenvironmental analysis

Highly diverse radiolarian faunas of latest Maastrichtian to early Eocene age have been recovered from the low latitude realm in order to contribute to the clarification of radiolarian taxonomy, construct a zonation based on a discrete sequence of co-existence intervals of species ranging from the late Paleocene to early Eocene and to describe a rich low latitude latest Cretaceous to late Paleocene fauna. 225 samples of late Paleocene to early Eocene age have been collected from ODP Leg 171 B-Hole 1051 A (Blake Nose), DSDP Leg 43-Site 384 (Northwest Atlantic) and DSDP Leg 10-Sites 86, 94, 95, 96. Sequences consist of mainly pelagic oozes and chalks, with some clay and ash layers. A new imaging technique is devised to perform (in particular on topotypic material) both transmitted light microscopy and SEM imaging on individual radiolarian specimens. SEM precedes transmitted light imaging. Radiolarians are adhered to a cover slip (using nail varnish) which is secured to a stub using conductive levers. Specimens are then photographed in low vacuum (40-50Pa; 0.5mbar), which enables charge neutralization by ionized molecules of the chamber atmosphere. Thus gold coating is avoided and subsequently this allows transmitted light imaging to follow. The conductive levers are unscrewed and the cover slip is simply overturned and mounted with Canada balsam. In an attempt towards a post-Haeckelian classification, the initial spicule (Entactinaria), micro- or macrosphere (Spumellaria) and initial spicule and cephalis (Nassellaria) have been studied by slicing Entactinaria and Spumellaria, and by tilting Nassellaria in the SEM chamber. A new genus of the family Coccodiscidae is erected and Spongatractus HAECKEL is re-located to the subfamily Axopruinae. The biochronology has been carried out using the Unitary Association Method (Guex 1977, 1991). A database recording the occurrences of 112 species has been used to establish a succession of 22 Unitary Associations. Each association is correlated to chronostratigraphy via calcareous microfossils that were previously studied by other authors. The 22 UAs have been united into seven Unitary Associations Zones (UAZones) (JP10- JE4). The established zones permit to distinguish supplementary subdivisions within the existing zonation. The low-latitude Paleocene radiolarian zonation established by Sanfilippo and Nigrini (1998a) is incomplete due to the lack of radiolarian-bearing early Paleocene sediments. In order to contribute to the study of sparsely known low latitude early Paleocene faunas, 80 samples were taken from the highly siliceous Guayaquil Formation (Ecuador). The sequence consists of black cherts, shales, siliceous limestones and volcanic ash layers. The carbonate content increases up section. Age control is supplied by sporadic occurrences of silicified planktonic foraminifera casts. One Cretaceous zone and seven Paleocene zones have been identified. The existing zonation for the South Pacific can be applied to the early-early late Paleocene sequence, although certain marker species have significantly shorter ranges (notably Buryella foremanae and B. granulata). Despite missing marker species in the late Paleocene, faunal distribution correlates reasonably to the Low-Latitude zonation. An assemblage highly abundant in Lithomelissa, Lophophaena and Cycladophora in the upper RP6 zone (correlated by the presence of Pterocodon poculum, Circodiscus circularis, Pterocodon? sp. aff. P. tenellus and Stylotrochus nitidus) shows a close affinity to contemporaneous faunas reported from Site 1121, Campbell Plateau. Coupled with a high diatom abundance (notably Aulacodiscus spp. and Arachnoidiscus spp.), these faunas are interpreted as reflecting a period of enhanced biosiliceous productivity during the late Paleocene. The youngest sample is void of radiolarians, diatoms and sponge spicules yet contains many pyritized infaunal benthic foraminifera which are akin to the midway-type fauna. The presence of this fauna suggests deposition in a neritic environment. This is in contrast to the inferred bathyal slope depositional environment of the older Paleocene sediments and suggests a shoaling of the depositional environment which may be related to a coeval major accretionary event. RESUME DE LA THESE Des faunes de radiolaires de basses latitudes très diversifiées d'âge Maastrichtien terminal à Eocène inférieur, ont été étudiées afin de contribuer à la clarification de leur taxonomie, de construire une biozonation basée sur une séquence discrète d'intervalles de coexistence des espèces d'age Paléocène supérieur à Eocène inférieur et de décrire une riche faune de basse latitude allant du Crétacé terminal au Paléocène supérieur. L'étude de cette faune contribue particulièrement à la connaissance des insaisissables radiolaires de basses latitudes du Paléocène inférieur. 225 échantillons d'âge Paléocène supérieur à Eocène inférieur provenant des ODP Leg 171B-Site 1051A (Blake Nose), Leg DSDP 43-Site 384 (Atlantique Nord -Ouest) et des DSDP Leg 10 -Sites 86, 94, 95, 96, ont été étudiés. Ces séquences sont constituées principalement de « ooze » et de « chalks »pélagiques ainsi que de quelques niveaux de cendres et d'argiles. Une nouvelle technique d'imagerie a été conçue afin de pouvoir prendre conjointement des images en lumière transmise et au Microscope Electronique à Balayage (MEB) de spécimens individuels. Ceci à été particulièrement appliqué à l'étude des topotypes. L'imagerie MEB précède l'imagerie en lumière transmise. Les radiolaires sont collés sur une lame pour micropaléontologie (au moyen de vernis à ongles) qui est ensuite fixée à un porte-objet à l'aide de bras métalliques conducteurs. Les spécimens sont ensuite photographiés en vide partiel (40-50Pa; 0.5mbar), ce qui permet la neutralisation des charges électrostatiques dues à la présence de molécules ionisées dans l'atmosphère de la chambre d'observation. Ainsi la métallisation de l'échantillon avec de l'or n'est plus nécessaire et ceci permet l'observation ultérieure en lumière transmise. Les bras conducteurs sont ensuite dévissés et la lame est simplement retournée et immergée dans du baume du Canada. Dans une approche de classification post Haeckelienne, le spicule initial (Entactinaires), la micro- ou macro -sphère (Spumellaires) et le spicule initial et cephalis (Nassellaires) ont été étudiés. Ceci a nécessité le sectionnement d'Entactinaires et de Spumellaires, et de pivoter les Nassellaires dans la chambre d'observation du MEB. Un nouveau genre de la Famille des Coccodiscidae a été érigé et Spongatractus HAECKEL à été réassigné à la sous-famille des Axopruninae. L'analyse biostratigraphique à été effectuée à l'aide de la méthode des Associations Unitaires {Guex 1977, 1991). Une base de données enregistrant les présences de 112 espèces à été utilisée poux établir une succession de 22 Associations Unitaires. Chaque association est corrélée à la chronostratigraphie au moyen de microfossiles calcaires précédemment étudiés par d'autres auteurs. Les 22 UAs ont été combinées en sept Zones d'Associations Unitaires (UAZones) (JP10- JE4). Ces Zones permettent d'insérer des subdivisions supplémentaires dans la zonation actuelle. La zonation de basses latitudes du Paléocène établie par Sanfilippo et Nigrini (1998a) est incomplète due au manque de sédiments du Paléocène inférieur contenant des radiolaires. Afin de contribuer à l'étude des faunes peu connues des basses latitudes du Paléocène inférieur, 80 échantillons ont été prélevés d'une section siliceuse de la Formation de Guayaquil (Equateur). La séquence est composée de cherts noirs, de shales, de calcaires siliceux et de couches de cendres volcaniques. La fraction carbonatée augmente vers le haut de la section. Des contraintes chronologiques sont fournies par la présence sporadique de moules de foraminifères planctoniques. Une zone d'intervalles du Crétacé et sept du Paléocène ont été mises en évidence. Bien que certaines espèces marqueur ont des distributions remarquablement plus courtes (notamment Buryella foremanae et B. granulata), la zonation existante pour le Pacifique Sud est applicable à la séquence d'age Paléocène inférieure à Paléocène supérieur basal étudiée. Malgré l'absence d'espèces marqueur du Paléocène supérieur, la succession faunistique se corrèle raisonnablement avec la zonation pour les basses latitudes. Un assemblage contenant d'abondants représentant du genre Lithomelissa, Lophophaena et Cycladophora dans la zone RP6 (correlée par la présence de Pterocodon poculum, Circodiscus circularis, Pterocodon? sp. aff. P. tenellus et Stylotrochus nitidus) montre une grande similitude avec certaines faunes issues des hauts latitudes et d'age semblable décrites par Hollis (2002, Site 1121, Campbell Plateau). Ceci, en plus d'une abondance importante en diatomés (notamment Aulacodiscus spp. et Arachnoidiscus spp.) nous mènent à interpréter cette faune comme témoin d'un épisode de productivité biosiliceuse accrue dans le Paléocène supérieur. L'échantillon le plus jeune, dépourvu de radiolaires, de diatomés et de spicules d'éponge contient de nombreux foraminifères benthiques infaunaux pyritisés. Les espèces identifiées sont caractéristiques d'une faune de type midway. La présence de ces foraminifères suggère un environnement de type néritique. Ceci est en contraste avec l'environnement de pente bathyale caractérisent les sédiments sous-jacent. Cette séquence de diminution de la tranche d'eau peut être associée à un événement d'accrétion majeure. RESUME DE LA THESE (POUR LE GRAND PUBLIC) Les radiolaires constituent le groupe de plancton marin le plus divers et le plus largement répandu de l'enregistrement fossile. Un taux d'évolution rapide et une variation géographique considérable des populations font des radiolaires un outil de recherche sans égal pour la biostratigraphie et la paléocéanographie. Néanmoins, avant de pouvoir les utiliser comme outils de travail, il est essentiel d'établir une solide base taxonomique. L'étude des Radiolaires peut impliquer plusieurs techniques d'extraction, d'observation et d'imagerie qui sont dépendantes du degré d'altération diagénétique des spécimens. Le squelette initial, qu'il s'agisse d'un spicule initial (Entactinaria), d'une micro- ou macro -sphère (Spumellaria) ou d'un spicule initial et d'un cephalis (Nassellaria), est l'élément le plus constant au cours de l'évolution et devrait représenter le fondement de la systématique. Des échantillons provenant de carottes de basses latitudes du Deep Sea Drilling Project et de l' Ocean Drilling ont été étudiés. De nouvelles techniques d'imagerie et de sectionnement ont été développées sur des topotypes de radiolaires préservés en opale, dans le but d'étudier les caractéristiques de leur squelette initial qui n'étaient pas visibles dans leur illustration originale. Ceci aide entre autre à comparer des spécimens recristallisés en quartz, provenant de terrains accrétés, avec les holotypes en opale de la littérature. La distribution des espèces étudiés a fourni des données biostratigraphiques qui ont été compilées à l'aide de la méthode des Associations Unitaires (Guez 1977, 1991). Il s'agit d'un modèle mathématique déterministe conçu pour exploiter la totalité de l'assemblage plutôt que de se confiner à l'utilisation de taxons marqueurs individuels. Une séquence de 22 Associations Unitaires a été établie pour la période allant du Paléocène supérieur à l'Éocène inférieur. Chaque Association Unitaire a été corrélée à l'échelle de temps absolue à l'aide de microfossiles calcaires. Les 22 UAs ont été combinées en sept Zones d'Associations Unitaires (JP10- JE4). Ces Zones permettent d'insérer des subdivisions supplémentaires dans la zonation actuelle. Les radiolaires du Paléocène inférieur à moyen des basses latitudes sont rares. Les meilleures sections connues se trouvent dans les hautes latitudes (Nouvelle Zélande). Quelques assemblages épars ont été mentionnés par le passé en Californie, en Équateur et en Russie. Une séquence siliceuse de 190 mètres dans la Formation de Guayaquil (Équateur), s'étendant du Maastrichtien supérieur au Paléocène supérieur, a fourni des faunes relativement bien préservées. L'étude de ces faunes a permis de mettre en évidence la première séquence complète de radiolaires de basses latitudes dans le Paléocène inférieure. Huit zones allant du Crétacé terminal au Paléocène supérieur ont pu être appliqués et la présence de foraminifères planctoniques a fournie plusieurs points d'attache chronologiques. Dans le Paléocène supérieur, un riche assemblage contenant d'abondants diatomés et radiolaires ayant des similitudes faunistiques marquantes avec des assemblages de hautes latitudes de Nouvelle Zélande, témoigne d'un épisode de productivité biosiliceuse accrue pendant cette période. Étant donné que la pointe du continent sud-américain et l'Antarctique étaient plus proches au cours du Paléocène, ce phénomène peut être expliqué par le transport, le long de la côte ouest de l'Amérique du Sud, d'eaux riches en nutriments en provenance de l'Océan Antarctique. Suite à cet épisode, l'enregistrement en radiolaires est interrompu. Ceci peut être associé à des événements tectoniques régionaux qui ont eu pour effet de diminuer la tranche d'eau relative, rendant l'environnement plus favorable aux foraminifères benthiques qui sont abondamment présents dans l'échantillon le plus jeune de la séquence.