A unique Permian-Triassic boundary section from the Neotethyan Hawasina Basin, Central Oman Mountains

In the Wadi Wasit area (Central Oman Mountains), Dienerian breccias are widespread. These breccias consist mostly of Guadalupian reefal blocks, often dolomitised, and some rare small-sized blocks of lowermost Triassic bivalve-bearing limestones. A unique block, with a size of about 200 m(3), including Permian and earliest Triassic faunas has been studied in detail. The so-called Wadi Wasit block consists of three major lithological units. A basal unstratified grey limestone is rich in various reef-building organisms (rugose corals, calcareous sponges, stromatoporoids) and has been dated as Middle Permian. It is disconformably overlain by well- and thin-bedded light grey to yellowish coloured limestones rich in molluscs. Two major lithologies (Coquina Limestone respectively Bioclastic Limestone unit) characterise the shelly limestones, their contact seems gradual. These two units are well-dated; they are of Griesbachian age and contain three conodont zones, the Parvus Zone, the Staeschei Zone and the Sosioensis Zone, and two ammonoid zones, the Ophiceras tibeticum Zone and an 'unnamed interval'. The third unit consists of a grey marly limestone containing Neospathodus kummeli (basal Dienerian). It is the first record of well-dated basal Triassic sediments in the Arabian Peninsula. The Coquina Limestone is dominated by the bivalve Promyalina with some Claraia and Eumorphotis. This bivalve association is interpreted as a pioneering opportunistic assemblage. Towards the top of the Bioclastic Limestone unit, the faunal diversity increases and contains probably more than 20 taxa of bivalves, microgastropods, crinoids, brachiopods, ammonoids, echinoid spines, ostracods and conodonts. The generic diversity of this biofacies exceeds by far any other Griesbachian assemblage known. Our data give new evidence for the geodynamical history for the distal carbonate shelf bordering the Hawasina Basin. A break in the sedimentation characterises the Late Permian. The basal Triassic shows a steady transgression and the breccias may record a distinct gravitational collapse of platform margins linked with sea-level low stand at the end of Induan time (late Dienerian-basal Smithian). delta(13)C(carb) isotopic analyses were performed and yield typical Permian values of around 4parts per thousand for the Reefal Limestone, with a strong negative shift across the Permian-Triassic boundary. During the Griesbachian values shift positively from 0.5 to 3.1parts per thousand parallel to an increase in faunal diversity and probably primary productivity. The detailed faunal analysis and the discovery of an unexpected diversity give,us a new understanding of the recovery of the Early Triassic marine ecosystem.

Ordonnance du roi portant création d'un collège royal de marine et de compagnies d'élèves de la marine... suivie du règlement...

[Acte royal. 1816-01-31]

An inventory of the marine and transitional Middle/Upper Eocene deposits of the Southeastern Pyrenean Foreland Basin (NE Spain)

In the southeastern Ebro Foreland Basin, the marine deposits of Lutetian and Bartonian age show excellent outcrop conditions, with a great lateral and horizontal continuity of lithostratigraphic units. In addition, the rich fossil record -mainly larger foraminifers-, provides biostratigraphic data of regional relevance for the whole Paleogene Pyrenean Basin, that can be used for the Middle Eocene biocorrelation of the western Tethys. This contribution is a sedimentary and biostratigraphic synthesis of the basic outcrops and sections of the Lutetian andBartonian marine and transitional deposits in the southeastern sector of the Ebro Foreland Basin.

Marine and transitional Middle/Upper Eocenen units of the Southeastern Pyrenean Foreland Basin (NE Spain)

The stratigraphic basis of this work has allowed the use of larger foraminifers in the biostratigraphic characterisation of the new Shallow Benthic Zones (SBZ). This part of the volume presents a description of the sedimentary cycles formed by the transgressive-regressive systems of the Lutetian and Bartonian in the southeastern sector of the Ebro Foreland Basin. Concerning the Lutetian deposits studied in the Amer-Vic and Empordà areas, four sedimentary cycles have been characterised. The first and second are found within the Tavertet/Girona Limestone Formation (Reguant, 1967; Pallí, 1972), while the third and fourth cycles cover the Coll de Malla Marl Formation (Clavell et al., 1970), the Bracons Formation (Gich, 1969, 1972), the Banyoles Marl Formation (Almela and Ríos, 1943), and the Bellmunt Formation (Gich, 1969, 1972). In the Bartonian deposits studied in the Igualada area, two transgressive-regressive sedimentary cycles have been characterised in the Collbàs Formation (Ferrer, 1971), the Igualada Formation (Ferrer, 1971), and the Tossa Formation (Ferrer, 1971). The Shallow Benthic Zones (SBZs) recognised within the Lutetian are the following: SBZ 13, from the Early Lutetian, in the transgressive system of the first cycle; SBZ 14, from the Middle Lutetian, in the second cycle and the lower part of the transgressive system of the third cycle; SBZ 15, from the Middle Lutetian, in the remaining parts of the third system; SBZ 16, from the Late Lutetian, throughout the fourth cycle. The association of larger foraminifers in the first and second cycles of the Bartonian in the Igualada area has been used as the basis for the definition of SBZs 17 and 18 recognised in the Bartonian of the western Tethys.

SIMSAFADIM-CLASTIC: A new approach to mathematical 3D forward simulation modelling for terrigenous and carbonate marine sedimentation

Most sedimentary modelling programs developed in recent years focus on either terrigenous or carbonate marine sedimentation. Nevertheless, only a few programs have attempted to consider mixed terrigenous-carbonate sedimentation, and most of these are two-dimensional, which is a major restriction since geological processes take place in 3D. This paper presents the basic concepts of a new 3D mathematical forward simulation model for clastic sediments, which was developed from SIMSAFADIM, a previous 3D carbonate sedimentation model. The new extended model, SIMSAFADIM-CLASTIC, simulates processes of autochthonous marine carbonate production and accumulation, together with clastic transport and sedimentation in three dimensions of both carbonate and terrigenous sediments. Other models and modelling strategies may also provide realistic and efficient tools for prediction of stratigraphic architecture and facies distribution of sedimentary deposits. However, SIMSAFADIM-CLASTIC becomes an innovative model that attempts to simulate different sediment types using a process-based approach, therefore being a useful tool for 3D prediction of stratigraphic architecture and facies distribution in sedimentary basins. This model is applied to the neogene Vallès-Penedès half-graben (western Mediterranean, NE Spain) to show the capacity of the program when applied to a realistic geologic situation involving interactions between terrigenous clastics and carbonate sediments.

Firmground ichnofacies recording high-frequency marine flooding events (Langhian transgression, Vallè-Penedès Basin, Spain)

The decapod burrow Spongeliomorpha sudolica occurs associated with transgressive firmgrounds in the transition between Aragonian continental red beds and Langhian marine units in some of the inner sectors of the Vallès-Penedès Basin. This ichnospecies designates branching burrow systems with scratch marks in the walls produced by marine crustacean decapods. The occurrence of Spongeliomorpha represents an example of theGlossifungites ichnofacies. The several horizons where the traces are found are intercalated with continental red beds a few meters below the main transgressive surface, which is overlain by fossiliferous marine sandstones. The Spongeliomorpha-bioturbated layers record short, high frequency marine flooding surfaces that may be related either to actual sea-level changes or to variations in tectonic subsidence or sediment input. In any case, these flooding events punctuated the early phases of the Langhian transgression in the basin.

Circum-Alpine marine circulation and paleoenvironmental conditions during the Miocene

Trace element and isotopic compositions of marine fossils and sediment were analyzed from several Miocene deposits in the circum-Alpine region in order to reconstruct the paleoceanographic and paleoclimatic changes related to sea level changes, basin evolution and Alpine orogeny. To the north and the east the Alps were border by an epicontinental sea, the Paratethys, while to the south the Mediterranean surrounded the uplifting mountains during the Miocene. The thesis mainly focused on sediments and fossils sampled from Miocene beds of these two oceanic provinces. The north Alpine Molasse, the Vienna and Pannonian Basins were located in the Western and Central Paratethys. O-isotope compositions of well-preserved phosphatic fossils in these sediments support deposition under sub-tropical to warm-temperate climate with water temperatures between 14 to 28 °C for the Miocene. δ18O values of fossil shark teeth from different horizons vary similarly to those of the global trend until the end of the Badenian, however the δ18O values show wider range, which indicates local effects iii the sub-basins. The trend of 87Sr/86Sr in the samples roughly agrees with an open ocean environment for the Miocene. Yet a number of samples deviate from typical open ocean compositions with higher ratios suggesting modification of seawater by local and old terrestrial sources. In contrast, two exceptional teeth from the locality of La Moliere have extremely low δ18O values and low 87Sr/86Sr. However, the REE patterns of their enameloid are similar to those of teeth having O and Sr isotopic compositions typical of a marine setting at this site. Collectively, this suggests that the two teeth formed while the sharks frequented a freshwater environment with very low 18O-content and 87Sr/86Sr controlled by Mesozoic calcareous rocks. This is consistent with a paleogeography of high-elevation (~2300m) Miocene Alps adjacent to a marginal sea. The local effects are also reflected in the εNd values of the Paratethyan fossils, which is compatible with input from ancient crystalline rocks and Mesozoic sediments, while other samples with elevated εNd values indicate an influence of Neogene volcanism on the water budget. Excluding samples whose isotopic compositions reflect a local influence on the water column, an average εNd value of -7.9 ± 0.5 may be inferred for the Paratethys seawater. This value is indistinguishable from the Miocene value of the Indian Ocean, supporting a dominant role of ludo-Pacific water masses in the Paratethys. Regarding the Mediterranean, stable C-and O-isotope compositions of benthic and planktonic foraminifera from the Umbria-Marche region (UMC) have an offset typical for their habitats and the changes in composition mimic global changes, suggesting that the regional conditions of climate and the carbon cycle were controlled by global changes. The radiogenic isotope compositions of the fossil assemblages allow for distinction of periods. From 25 to 19 Ma, high εNd values and low 87Sr/86Sr of sediments and fossils support intense tectonism and volcanism, related to the opening of the western Mediterranean. Between 19 and 13 Ma the Mediterranean has εNd values that are largely controlled by incursion of Indian Ocean water. Brief periods of local hinterland control on seawater compositions are indicated by spikes in the εNd record, coinciding with volcanic events and a short sea-level decrease at about 15.2 Ma. Lower 87Sr/86Sr compared to the open ocean is compatible with rapid uplift of the hinterland and intense influx of Sr from Mesozoic carbonates of the western Apennines, while higher 87Sr/86Sr for other sites indicates erosion of old crustal silicate rocks. Finally, from 13 to 7 Ma the fossils have 87Sr/86Sr similar to those of Miocene seawater and their εNd values indicates fluctuating influence of Atlantic, and Indian Ocean or Paratethys sources of seawater entering the Mediterranean, driven by global sealevel changes and local tectonism. RÉSUMÉ DE LA THÈSE Les compositions en éléments traces et isotopiques de fossiles marins et de sédiments on été analysées à partir de nombreux dépôts marins dans la région circum Alpine dans le but de reconstruire les changements paléocéanographiques et paléoclimatiques liés aux changements du niveau marin, à l'évolution en bassins et à l'orogénie alpine. Au nord et à l'est des Alpes, une mer épicontinentale appelée Paratéthys s'est ouverte, alors que plus au sud la mer Méditerranée bordait au Miocène les Alpes naissantes. Le but de cette recherche est de se concentrer sur les sédiments et les fossiles provenant des couches du Miocènes de ces deux provinces marines. Les bassins de la Molasse Alpine du nord, de Vienne et Pannonien étaient situés au niveau de la Paratéthys Occidentale et Centrale. Les compositions isotopiques de l'oxygène de fossiles phosphatés bien préservés dans ces sédiments étayent la théorie d'un dépôt sous un climat subtropical à tempéré chaud avec des températures entre 14 et 28°C pendant le Miocène. Les valeurs δ18O des fossiles sont similaires à la tendance globale jusqu'à la fin du Badénien. Cependant les larges fluctuations en δ18O indiquent des effets locaux au niveau des sous bassins. En outre, deux dents de requin exceptionnelles présentent des valeurs extrêmement basses de δ18O. Ces données suggèrent que ces deux dents se sont formées alors que les requins fréquentaient un environnement d'eau douce avec de faibles valeurs de 18O. Le calcul de la composition isotopique de l'oxygène de cette eau douce permet d'obtenir une estimation de la paléoélévatian moyenne des Alpes du Miocène (~2300m). La tendance 87Sr/86Sr pour ces échantillons concorde approximativement avec un environnement d'océan ouvert au cours du Miocène. Toutefois un nombre d'échantillons dévie des compositions d'océan ouvert typiques, avec des rapports élevés suggérant des modifications de l'eau de mer par des sources locales et terrestres. Les effets locaux sont aussi reflétés au niveau des valeurs en εNd des fossiles paratéthysiens. Ceci est cohérent avec un apport d'anciennes roches cristallines et de sédiments mésozoïques, tandis que d'autres échantillons avec des valeurs hautes de εNd indiquent une influence d'un volcanisme néogène dans le budget marin. En excluant les échantillons dont les compositions isotopiques confirment une influence locale, une valeur moyenne de εNd de 7.9 t 0.5 peut être déduite pour l'eau de la Parathétys. Cette valeur est semblable à la valeur correspondant à l'Océan Indien durant le Miocène, confirmant un rôle dominant de cet océan dans la Paratéthys. Au niveau de la Méditerranée, les compositions en isotopes stables du Carbone et de l'Oxygène de foraminifères planctoniques et benthique de la région Umbria-Marche présentent un offset typique à leurs habitats. De plus les changements dans leurs compositions suivent les changements globaux, suggérant ainsi que les conditions climatiques régionales et le cycle du carbone étaient contrôlés par des phénomènes globaux. La composition en isotopes radiogéniques d'assemblages fossiles permet une reconnaissance sur trois périodes distinctes. De 25 à 19 millions d'années (Ma), des valeurs élevées de εNd et un faible rapport 87Sr/86Sr dans les sédiments soutiennent l'idée d'une activité tectonique et volcanique intense, liée à l'ouverture de la Méditerranée occidentale. Entre 19 et 13 Ma, la Méditerranée montre des valeurs de εNd qui sont largement contrôlées par une incursion d'eau provenant de l'Océan Indien. En effet, aux alentours de 15,2 Ma, des pics dans l'enregistrement des valeurs de εNd, coïncidant avec des événements volcaniques et de brèves diminutions du niveau marin. Enfin, de 13 à 7 Ma, les fossiles ont des rapports ß7Sr/8fiSr similaires à ceux de l'eau de mer au Miocène. Leurs valeurs de εNd indiquent une influence changeante de l'océan Atlantique, et de l'océan Indien ou des sources d'eau de merde la Parathétys qui entrent dans les bassins méditerranéens. Ce changement est guidé par des modifications globales du niveau marin et par la tectonique locale. RÉSUMÉ DE LA THÈSE (POUR LE GRAND PUBLIC) Les analyses des compositions en éléments traces et isotopiques des fossiles marins sont un outil très utile pour reconstruire les conditions océaniques et climatiques anciennes. Ce travail de thèse se concentre sur les sédiments déposés dans un environnement marin proches des Alpes au cours du Miocène, entre 23 et 7 millions d'années (Ma). Cette période est caractérisée par une tectonique alpine active, ainsi que par des changements climatiques et océanographiques globaux importants. Dans le but de tracer ces changements, les compositions isotopiques du Strontium, du Néodyme, de l'Oxygène et du Carbone ont été analysées dans des fossiles bien préservés ainsi que les sédiments contemporains. Les échantillons proviennent de deux provinces océaniques distinctes, la première est la Mer Méditerranée, et l'autre est une mer épicontinentale appelée Parathétys, qui existait au nord et à l'est des Alpes durant le Miocène. Au niveau de la Parathétys Occidentale et Orientale, les compositions isotopiques d'oxygène de dents de requins confirment un dépôt sous un climat subtropical à tempéré chaud avec des températures d'eau entre 14 et 28°C au Miocène. En outre, deux dents de requins exceptionnelles ont enregistré des compositions isotopiques d'oxygène extrêmement basses. Cela suggère que ces deux dents se sont formées alors que les requins entraient dans un système d'eau douce. Le calcul de la composition isotopique de l'oxygène de cette eau douce permet d'obtenir une estimation de la paléoélévation des Alpes au Miocène qui est aussi élevée que celle d'aujourd'hui. La tendance isotopique du Strontium pour ces échantillons concorde approximativement avec un environnement d'océan ouvert. Cependant un certain nombre d'échantillons indique des modifications de l'eau de mer par des sources terrestres locales. Les effets locaux sont aussi visibles au niveau des compositions isotopiques du Néodyme, qui sont en accord avec un apport provenant de roches cristallines anciennes et de sédiments du Mésozoïque, alors que d'autres échantillons indiquent une influence volcanique néogène dans le budget marin. A l'exclusion des échantillons dont les compositions correspondent à une influence locale, les compositions isotopiques du Néodyme de la Parathétys sont très similaires aux valeurs de l'Océan Indien, montrant ainsi un rôle important des masses d'eau IndoPacifiques dans cette région. Au niveau de la Méditerranée, les compositions en isotopes stables du Carbone et de l'Oxygène de foraminifères planctoniques et benthique de la région Umbria-Marche présentent un offset typique à leurs habitats. De plus, les changements dans leurs compositions suivent les changements globaux, suggérant ainsi que les conditions climatiques régionales et le cycle du carbone étaient contrôlés par des phénomènes globaux. La composition en isotopes radiogéniques d'assemblages fossiles permet une reconnaissance sur trois périodes distinctes. De 25 à 19 Ma, des rapport isotopiques élevés pour le Néodyme et faibles pour le Strontium dans les sédiments et les fossiles soutiennent l'idée d'une activité tectonique et volcanique intense, liée à l'ouverture de la Méditerranée occidentale. Entre 19 et 13 Ma, la Méditerranée présente des rapports isotopiques du Néodyme qui sont largement contrôlés par une incursion d'eau provenant de l'Océan Indien. En effet, aux alentours de 15,2 Ma, des pics dans l'enregistrement des valeurs des isotopes du Néodyme coïncident avec des événements volcaniques et de brèves diminutions du niveau marin. Finalement, de 13 à 7 Ma, les fossiles ont des rapports isotope Strontium similaires à ceux de l'eau de mer au Miocène. Les rapports isotopiques du Néodyme indiquent une influence changeante de l'océan Atlantique, et de l'océan Indien ou des sources d'eau de mer de la Parathétys qui entrent dans les bassins méditerranéens. Ce changement est guidé par des modifications globales du niveau marin et par la tectonique locale.