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- In: Neotectonics and sea level voriations in the Gulf of Colifornia areo, o Symposium Hermosillo Son., April 21-23, 1984). Mol ico Cruz 1.. Celis-Ghbrrez, S Guerrero-Gordo, ! &~OrtliLb, L. (eds.), Univ. No¡: AuMn. Mbxico, Inst. Geologla, Mbxico, D. F.

ETUDE PRELIMINAIRE SUR LA STRUCTURE ET LA COMPOSITION GEOCHIMIQUE DE TESTS DE DOSINIA P O N D E R C ) S A (GRAY, 1 8 3 ) ACTUELS ET FOSSILES DU GOLFE DE CALIFORNIE, MEXIQUE.

ORTLIEB, Luc ORSTOM ( I n s t i t u t F r a n ç a i s de Recherche S c i e n t i f i q u e pour le Développement en C o o p é r a t i o n ) , 2 4 r u e Bayard 75004 P a r i s , France .

- * TRICLOT, Mar i e -P ie r r e ORSTOM, 70 r o u t e d 'Aulnay

93140 Bondy, & Lab. de P é t r o l o g i e . s é d i m e n t a i r e e t de P a l é o n t o l o g i e U n i v e r s i t é Pa r i s -Sud , B â t . 504 91405 Orsay , France .

ABSTRACT

Rad iomet r i c and amino a c i d d a t i n g of Donin ia pondchoba (pe l ecypod) s h e l l s from P l e i s t o c e n e marine terrlaces i n t h e cen- t r a l p a r t o f t h e Gulf of C a l i f o r n i a does n o t a lways p r o v i d e re- l i a b l e r e s u l t s , even i f t h e f o s s i l s look w e l l p r e s e r v e d . I n an a t t e m p t t o d e t e c t e a r l y d i a g e n e t i c m o d i f i c a t i o n s o f t h e s h e l l m a t e r i a l , m i c r o s t r u c t u r a l , geochemica l and m i n e r a l o g i c a l ana- l y s e s have been completed on a l a r g e series of p r e s e n t l y li- v i n g and f o s s i l i n d i v i d u a l s ( o f v a r i o u s a g e s ) .

Bes ide some e v o l u t i o n and p a r t i a l removal o f t h e o r g a n i c f r a c t i o n o f t h e f o s s i l s h e l l s no s t r u c t u r a l m o d i f i c a t i o n h a s been n o t i c e d th rough o p t i c a l microscope and SEM o b s e r v a t i o n s . X-ray d i f f r a c t i o n a n a l y s e s show t h a t no r e c r y s t a l l i z a t i o n o f t h e o r i g i n a l a r a g o n i t e t o c a l c i t e h a s o c c u r r e d i n any sample.The s l i g h t v a r i a t i o n s of magnesium c o n t e n t o f t h e s h e l l s are n o t ç o n t r o l l e d by d i a g e n e t i c proce:;ses b u t r a t h e r seem t o be r e l a - t e d t o (pa leo . - ) env i ronn ien ta l c o n d i t i o n s . There i s an i n c r e a s e of s t r o n t i u m c o n t e n t i n t h e o l d e s t f o s s i l s h e l l s w i t h r e s p e c t - t o t h e more r e c e n t ones and p r e s e n t l y l i v i n g s h e l l s : t h i s geochemica l m o d i f i c a t i o n o f t h e s h e l l compos i t ion , which i s t h e most conspicuous a l t e r a t i o n d e t e c t e d i n t h i s s t u d y , i s proba- b l y due t o an i n c o r p o r a t i o n o f d i s s o l v e d Sr2' i o n s b rough t by

* c i r c u l a t i n g vadose w a t e r s i n t h e marine terrace sed imen t s . Oxy- gen and carbon i s o t o p i c compos i t ions o f t h e s h e l l c a r b o n a t e p r o v i d e a c o n f i r m a t i o n t h a t no r e c r y s t a l l i z a t i o n (which would b e accompanied by i s o t o p i c exchanges i n a t e r r e s t r i a l env i ron - ment) d i d t a k e p l a c e : on t h e c o n t r a r y , t h e 1 3 C and l8 O com- p o s i t i o n s of t h e f o s s i l s h e l l s may be used f o r pa l eoenv i ron - menta l s t u d i e s .

It i s concluded from t h i s p r e l i m i n a r y s t u d y t h a t t h e I )Ddi- n i a pondehona s h e l l s which had been i n i t i a l l y s e l e c t e d f o r da- t i n g p u r p o s e s , are devo id of any major and obvious d i a g e n e t i c a l t e r a t i o n s . Except f o r t h e s t r o n t i u m c o n t e n t , t h e geochemica l d a t a o f t h e ana lyzed s h e l l s appea r t o be d i r e c t l y i n t e r p r e t a - b l e f o r pa l eoenv i ronmen ta l r e c o n s t r u c t i o n s .

16 AOUT 1984

Q. W,S,T.O. ~~~~~~~~~~~~

Ho ; 4 5 4 s 4 QY I tate : 8

271

O r t l i e b & T r i c L o t 270

ORTLIEB & TRICLOT

RESUMEN

L a s da t ac iones e fec tuadas por método rad iométr ico o por medio de aminoacidos de conchas de D o d i n i a p o n d e c o d a (Pe lec i - poda) provenientes de t e r r a z a s marinas p l e i s t o c é n i c a s de l a par- t e c e n t r a l d e l Golfo de C? l i fo rn ia , demostraron ser poco con- f i a b l e s , a h cuando l o s f o s i l e s parecen e s t a r b i en conservados. con e l p ropos i to de poner en ev idenc ia l a s modif icaciones de d i agénes i s precoz de l a s conchas,se h i c i e r o n a n a l i s i s microe- s t r u c t u r a l e s , geoquimicos y mineralbgicos de una serie de i n d i - viduos a c t u a l e s y f ó s i l e s , e s t o s Últimos de d i v e r s a s edades.

p a r c i a l de l a f r acc ión organica de las conchas f ó s i l e s , ninguna yod i f i cac ión e s t r u c t u r a l f u é observada por medio de microscopio o p t i c o y e l e c t r ó n i c o . Los a n a l i s i s po r d i f r a c c i ó n de rayos X ind ican que en ninguna muestra de conchas l a a r agon i t a o r i g i - n a l ha empezado a r e c r i s t a l i z a r s e en c a l c i t a . Las l i g e r a s va- r i a c i o n e s de l a composición en magnesio de l a s conchas no son debidas a proceso d i agené t i co alguno, s i n o parecen r e l ac ionadas a las condic iones ambienta les o paleoambientales . La composición en e s t r o n c i o de l a s conchas f ó s i l e s mas an t iguas es s u p e r i o r a l a de l o s f ó s i l e s mas r e c i e n t e s y de las conchas a c t u a l e s : e s t a modif icación de l a composición geoquimica de l a s conchas que cons t i t uye l a mayor a l t e r a c i ó n de tec t ada en este e s t u d i o , se debe probablemente a l a incorporac ión de iones Sr2+, apor- tados por aguas c i r c u l a n t e s en l o s sedimentos de t e r r a z a s marinas . La composición i s o t ó p i c a d e l oxigeno y d e l carbón d e l carbo- n a t o de l a s conchas, confirma que no o c u r r i ó r e c r i s t a l i z a c i ó n alguna que hubiese s i d o acompañada por in te rcambios i s o t ó p i c o s en un ambiente terrestre; por l o t a n t o l a s composiciones en l80 y 13C de l a s conchas f ó s i l e s pueden u t i l i z a r s e pa ra e s t u - d i o s paleoambientales .

Se concluye de este e s t u d i o p re l imina r que l a s conchas de D o d i n i a p o n d e n o b a , que habian s i d o se l ecc ionadas in i c i a lmen te pa ra s u da t ac ión , no presentan a l t e r a c i o n e s d i agené t i cas mayo- res y ev iden te s . A excepción de l a composición en e s t r o n c i o , l o s da tos geoquimicos de l a s conchas ana l i zadas parecen ser v a l i d o s pa ra i n t e r p r e t a r paleoambientes .

A excepción de una c i e r t a evolución y de una desapa r i c ión

INTRODUCTION

1-Motivation des recherches s u r D o b i n i a p o n d e t r o b a . Dans l e cadre d ' é t u d e s r ég iona le s s u r les t e r r a s s e s m a r i -

nes q u a t e r n a i r e s e t l e u r s i m p l i c a t i o n s néotec toniques , les pr inc ipaux problèmes r encon t ré s s o n t l i és 5 l ' é t a b l i s s e m e n t de c o r r é l a t i o n s l a t é r a l e s de dépôts marins ou de formes d 'd ros ion l i t t o r a l e anc iennes , e t l a dé te rmina t ion de l ' b g e de chacune des l i g n e s de r ivage i d e n t i f i é e s . Pour é t a b l i r une chronos t ra - t i g r a p h i e des formations marines e t l i t t o r a l e s q u a t e r n a i r e s dans l e 'Golfe de C a l i f o r n i e , e t en p a r t i c u l i e r dans l a rég ion c e n t r a l e du g o l f e ob les t e r r a s s e s marines s o n t les p l q s nombreuses e t les mieux p rése rvées , on a e u r ecour s à l a f o i s

& des i n t e r p r é t a t i o n s morphos t ra t igraphiques , 2 des d a t a t i o n s rad iométr iques lo/U e t 5 des mesures de t a u x de racémisa t ion des ac ides aminés de tests de mollusques f o s s i l e s .

o n t é té r é a l i s é e s sur des f o s s i l e s appar tenant $i des espèces iden t iques de l ame l l ib ranches ( D O b i n i a p o n d e t o b a , C o d a k i a did- t i n g u e n d a e t Chione sp.) q u i s o n t parmi les p l u s fréquemment r ep résen tées dans les faunes f o s s i l e s des t e r r a s s e s marines. Pour les d a t a t i o n s rad iométr iques , l ' e s p è c e D o b i n L a ponde t roba a été sé l ec t ionnée à cause de sa r e l a t i v e u b i q u i t é e t de l a

(KAUFMAN e t a&.,1971) pensent q u ' i l s f o u r n i s s e n t des r é s u l t a t s rad iométr iques Io/U p l u s f i a b l e s que les tests de mollusques, s o n t r a r e s e t dans l a p l u p a r t des cas t rès mal p ré se rvés (re- c r i s t a l l i s a t i o n s p a r t i e l l e s , remplissage p a r des a r g i l e s d é t r i - t i q u e s contaminantes , a l t é r a t i o n s météor iques) .

L e s r é s u l t a t s de ces ana lyses géochronologiques, p a r l ' u n e ou l ' a u t r e méthode, o n t ét6 dans l ' ensemble a s sez peu f i a b l e s e t souvent impréc is . L e s d a t a t i o n s Io/U de tests de Dodin ia p o n - dehola provenant de terrasses marines i n t e r p r é t é e s à l ' a i d e de critères morphos t ra t igraphiques comme contemporaines, présen- t e n t p a r f o i s une d i s p e r s i o n anormale des r é s u l t a t s . Dans un gisement e n p a r t i c u l i e r (Campo Dolar , s u r l a c ô t e de Sonora c e n t r a l ) , o Ù s i x ind iv idus on t été p r é l e v é s , quelques mètres de d i s t a n c e les uns des a u t r e s , dans l a m ê m e u n i t é s t r a t i g r a p h i - que, l e s âges rad iométr iques f o u r n i s s ' é t a l e n t e n t r e 64 e t 120 ka (= k i l o anno) (BERNAT e$ a l . ,1980). D e p l u s , l ' â g e moyen obtenu dans cette l o c a l i t é (87 ,54 1 7 , 3 k a ) , p a r t i r de 11 mesures Io/U, est lui-même suspec t puisque, s ' a g i s s a n t de l a s e u l e ter- r a s s e b i en marquée dans l a r ég ion , il est très vraisemblablement q u ' e l l e corresponde au maximum marin du d e r n i e r i n t e r - g l a c i a i r e (= s t a d e i s o t o p i q u e 5e = S.1.5e) (ORTLIEB, 1981) . Dans p l u s i e u r s a u t r e s l o c a l i t é s de l a c ô t e de Sonora c e n t r a l (BER- NAT &$ a l . , 1980) e t de Basse C a l i f o r n i e o r i e n t a l e (CAUSSE & ORTLIEB, 1984) . L e s ãges rad iométr iques apparents s o n t j ugés t r o p jeunes si l ' o n cons idère que l a d e r n i è r e t e r r a s s e a 6 t h formée l o r s de l a phase de hau t niveau marin du S.I. 5e (ORTLIEB, 1982b).

ac ides aminés, q u i a f o u r n i des r é s u l t a t s s a t i s f a i s a n t s s u r l ' ensemble de l a c ô t e occ iden ta l e de l 'Amérique du Nord (WEH- MILLER e$ a l . ,1977; L A J O I E e t a&.,1979; KARROW & BADA, 1980: WEHMILLER & EMERSON, 1980; ',WEHMILLER, 1982; KEENAN e t U&., 19841, n ' a pu ëtre appl iquee que d 'une façon très l i m i t é e dans l e Golfe de C a l i f o r n i e du f a i t des f o r t e s tempéra tures q u i o n t marqué cette rég ion au Quaterna i re (ORTLIEB, 1982a) . Même les tests f o s s i l e s provenant des t e r r a s s e s les p l u s jeunes (S.I.5) s o n t souvent très proches de l a racémisa t ion (ou de l ' é p i m é r i - s a t i o n ) complète, e t o n t a i n s i d é j à a t t e i n t les l i m i t e s d ' ap- p l i c a t i o n de l a méthode.

L e s ana lyses gkochronologiques o n t 6 t h r é a l i s é e s s u r des tests de mollusques (en p a r t i c u l i e r de D O b i V I i a p o n d e n o b a ] . les mieux p rése rvés p o s s i b l e e t apparemment exempts de r e c r i s t a l - l i s a t i o n . Malgré c e l a on c o n s t a t e que des contaminat ions en uranium, des ouve r tu re s de systèmes chimiques avec migra t ions

Pour l ' é t u d e p o r t a n t s u r les ac ides aminés, les ana lyses

grande t a i l l e de son test . Les coraux, dont c e r t a i n s au teu r s I I

La méthode géochronologique basée s u r l a racémisa t ion des

272

O r t l i e b & T r i c l o t

d ' é l émen t s , e t des é v o l u t i o n s d iagénét iques r a p i d e s de l a m a - t i è re organique se s o n t p r o d u i t e s , au Q u a t e r n a i r e s u p é r i e u r , dans l es tests.

s 'es t h e u r t é dans les t e n t a t i - ves de d a t a t i o n des f o s s i l e s nous o n t donc amenés h ent repren- dre des recherches s u r l a s t r u c t u r e e t l a composition gdochimi- que des t es t s de D o b i n i a pondchoba. I1 serait en e f f e t u t i l e de déterminer des critères d ' é v a l u a t i o n du degré d ' a l t é r a t i o n des t e s t s , e t de p a r v e n i r & s é l e c t i o n n e r les r é s u l t a t s gkochronolo- g iques les p l u s f i a b l e s , t o u t en p r é c i s a n t les modal i tés d 'évo- l u t i o n d iagénét ique propres aux tests de D o n i n i a pondehoba dans les dépôts de t e r r a s s e s marines q u a t e r n a i r e s du Golfe de Cal i - f o r n i e . L a méthode envisagée c o n s i s t e à e s s a y e r de m e t t r e en kvidence les modi f ica t ions s t r u c t u r a l e s , géochimiques e t miné- .&

r a l o g i q u e s c a r a c t é r i s a n t l a diagenèse des tests de cette espè- ce en observant e t e n a n a l y s a n t une série de t e s t s , les uns ac- t u e l s e t les a u t r e s f o s s i l e s , ces d e r n i e r s provenant de terrasses marines d ' t iges d i f f é r e n t s .

Un a u t r e o b j e c t i f des t ravaux en cours s u r l es tests de D o a i n i a pondehoba concerne les i n t e r p r é t a t i o n s paléoécologiques e t pa léoc l imat iques des environnements l i t t o r a u x q ú a t e r n a i r e s pouvant être é t a b l i e s p a r t i r des compositions géochimiques des f o s s i l e s . En e f f e t dans l a mesure oh les r e c r i s t a l l i s a t i o n s (ou les d i s s o l u t i o n s ) des minéraux carbonatés d e s tes ts s o n t r a r e s , on p e u t cons idérer que des marqueurs géochimiques c l a s - s i q u e s t e l s que c e r t a i n s é léments traces ou les compositions en l80 ou 13C des tests d e v r a i e n t f o u r n i r des i n d i c a t i o n s va la - b l e s s u r les environnements o r i g i n e l s des f o s s i l e s e t permet- t re d e s comparaisons, dans l e temps e t dans l ' e s p a c e , de cer- t a i n s c a r a c t è r e s des mi l ieux o Ù s 'es t développé D o n i n i a ponde- h o b a . Dans ce b u t on a procédé à une première é v a l u a t i o n des gammes de v a r i a t i o n des t e n e u r s en magnésium e t en s t r o n t i u m e t des compositions en l80 e t en 13C d 'une sér ie de tests fos- s i les e t a c t u e l s de l a p a r t i e c e n t r a l e du Golfe de C a l i f o r n i e .

2- Matériel é t u d i é . L 'espèce D o d i n i a pondehoba (GRAY, 1838) a p p a r t i e n t l a

f a m i l l e de s Venehidae(sous-classe Hetehodonta, classe B i u a t u i a ) . C e lamel l ibranche v i t ac tue l lement s u r l e s c ô t e s o r i e n t a l e s de IlOcéan Pac i f ique , e n t r e l a péninsule de Basse C a l i f o r n i e e t l e Pérou (KEEN, 1971) . C e t t e espèce t r o p i c a l e est f réquente s u r l e s fonds l i t t o r a u x sab leux ou vaseux, f a i b l e profon- deu r , e t p e u t se t r o u v e r j u s q u ' à une profondeur maximale de - 60 m. Comme c'est une espèce re la t ivement commune dans les dépôts marins q u a t e r n a i r e s du G o l f e de C a l i f o r n i e , e t que les tests de DObinia pondchoba s o n t fréquemment t r o u v é s i n b i t u (va lves en connexion anatomique) dans ces dépÖts, ce l a m e l l i - branche a souvent été u t i l i s é pour des d a t a t i o n s radiométr iques. La t a i l l e q u i p e u t a t t e i n d r e 15 c m (diamètre) e t l ' é p a i s s e u r (dépassant 1 c m ) des tests de DVbinia pondehoba c o n s t i t u e n t des avantages a p p r é c i a b l e s pour l ' é t u d e des s t r u c t u r e s , p r é p a r a t i o n des é c h a n t i l l o n s e t l a r é a l i s a t i o n de dosages géo- chimiques variés e t r é p é t é s . L e d e r n i e r argument j u s t i f i a n t le

L e s problèmes auxquels on

l a

273

O r t l i e h & T r i c l o t

choix de cette espèce t i e n t l a s t r u c t u r e généra le massive de son tes t : c ' e s t l ' u n e des espèces r é s i s t a n t l e mieux à l ' a l t é - r a t i o n météorique puisqu 'on l a re t rouve re la t ivement b ien pré- s e rvée dans les dépôts de t e r r a s s e s q u a t e r n a i r e s l e s p l u s an- c iennes. 1

L e s tests a n a l y s é s , f o s s i l e s e t a c t u e l s , o n t t o u s é té pré- l e v é s dans l a région c e n t r a l e du Golfe de C a l i f o r n i e , s u r les côtes de Sonora, de Basse C a l i f o r n i e e t de 1 ' I l e Tiburon (F ig .1 L e s tests f o s s i l e s o n t é té r e c u e i l l i s dans des t e r r a s s e s marine p l é i s t o c è n e s d ' â g e s d i s t i n c t s . L e contex te s t r a t i g r a p h i q u e des dépôts l i t t o r a u x é c h a n t i l l o n n é s , a i n s i que d ' a u t r e s paramètres te ls que l a composition de l a faune accompagnatrice, l a pé t ro- graphie des sédiments ou les données gdochronologiques, q u i f o n t l ' o b j e t d ' u n mémoire en cours de r é d a c t i o n (ORTLIEB, en p r é p . ) , ne s o n t pas mentionnés i c i . En fonc t ion de l ' ensemble des données chronos t ra t igraphiques d i s p o n i b l e s , les tests fos - s i les ana lysés o n t é té classés en t r o i s c a t é g o r i e s d ' â g e :

- P l é i s t o c è n e s u p é r i e u r : terrasse marine q u a t e r n a i r e l a p l u s r é c e n t e , a t t r i b u é e au s t a d e i s o t o p i q u e (S.1-) 5 (120 O00 ans ou 120 000-80 O00 a n s ) .

- P l é i s t o c è n e s u p é r i e u r ou f i n du P l é i s t o c è n e moyen: d é t e r -

- P l e i s t o c è n e moyen: S.I. >, 9 ( p l u s de 300 O00 a n s ) . mination i n c e r t a i n e , S . 1 >, 5 (120 000 , 200 O00 a n s , ou p l u s )

Dans les f i g u r e s et. graphiques de cet a r t i c l e , l e s échan- t i l l o n s s o n t r e p r é s e n t é s p a r des symboles d i s t i n c t s s e l o n l e u r tige supposé.

L e s é c h a n t i l l o n s a n a l y s é s , q u i dans presque t o u s les cas' correspondent des i n d i v i d u s q u i o n t é té soumis l ' u n e ou l ' a u t r e des méthodes de d a t a t i o n , o n t été c h o i s i s , dans chaque l o c a l i t é , parmi les tes t s q u i s o n t les moins a l t é r é s . Dans cette e tude , t o u t é c h a n t i l l o n ayant v i s ib lement s u b i des a l t é - r a t i o n s a é t6 é c a r t é , e t n ' a é té abordé que l e problème de l a diagenèse précoce des tests f o s s i l e s apparemment b ien préser - vés - 3 - Procédures a n a l y t i q u e s .

L e s observa t ions concernant l a s t r u c t u r e du test de D o d i n i a pondehoba o n t é té f a i t e s au microscope opt ique (lames minces) e t au microscope é l e c t r o n i q u e à balayage (M.E.B. ) . Pour l ' d t u d e au M.E.B. ( a p p a r e i l P h i l l i p s , t ype 5 0 5 ) , les f r ag - ments observés o n t été obtenus simplement p a r c a s s u r e , p u i s montés s u r p l o t .

en S r , e t de minéralogie , o n t é té e f f e c t u é e s s u r des prélève- ments de l a p a r t i e c e n t r a l e des tes ts à l ' e n d r o i t oh ceux-ci s o n t l e p l u s é p a i s . L e s ana lyses o n t é t6 r é a l i s é e s s u r des p r i s e s d ' e s s a i d 'une m ê m e poudre.

.

D e s ana lyses de géochimie i s o t o p i q u e , de t e n e u r s en Mg e t

Après un décapage mécanique de l a s u r f a c e e x t e r n e e t i n t e ne d e s tests, un fragment de c o q u i l l e a é té isolé. C e fragment q u i englobe les t ro i s couches ( e x t e r n e , moyenne e t i n t e r n e ) du test , est r e p r é s e n t a t i f de l 'ensemble de l a c o q u i l l e . A i n s i , l es compositions géochimiques mesurées s o n t des v a l e u r s globa- les, ou moyennes, q u i i n t è g r e n t les v a r i a t i o n s i n t e r n e s ( s e l o n les couches) des tests.

r-

274

O r t l i e b & T r i c l o t I I

. . IJO'W . f . ... .. . .. . .. . . 115'

+ 1 0 2

. M . 3 30 N

F i g u r e 1 . - Schéma de l o c a l i s a t i o n d e s t e s t s de Dos in ia ponderosa 6 t u d i é s dans l a p a r t i e c e n t r a l e du Golfe de C a l i f o r n i e .

1 : t e s t s a c t u e l s : 2 : t e s t s s u m o s 6 s ê t r e d a t é s du s t a d e i so - t o p i q u e (S.I.) 5 ( e n v i r o n 120 O00 ais); 3 : t e s t s d16ge i n c e r t a i n , S . I . > 5 ; 4 : t e s t s f o s s i l e s l e s p l u s a n c i e n s , S.I., 9.

275


A p r è s a v o i r 6 t h i s o l é , l e fragment de test a &té r i n c é à l ' e a u d i s t i l l é e , n e t t o y é dans une cuve u l t r a s o n s , séché e t e n f i n broyé dans un m o r t i e r en aga te .

L e s a n a l y s e s minéralogiques o n t 6 t h fa i tes p a r d i f f r a c t o - métrie de rayons X ( a p p a r e i l Sigma 2060, a n t i c a t h o d e a u C o ) , e t en u t i l i s a n t l a méthode deocomparaison des h a u t e u r s de p i c s 3 ,04 Å de l a calcite e t 3,40 A de l ' a r a g o n i t e (LOWENSTAM, 1954; DAVIES & HOOPER, 1963; GAVISH & FRIEDMAN, 1969). La p r é c i s i o n des mesures est de l ' o r d r e de 0 , 7 %.

réalisées p a r spectrophotométr ie absorp t ion atomique (appa- re i l Perk in E l m e r 303) . L e s r é s u l t a t s s o n t exprimés en r a p p o r t s de concent ra t ion mola i re du Mg2+, e t auiSr2+, vis-à-vis du Ca2+. La p r é c i s i o n des mesures est évalude 5%.

Pour les ana lyses i s o t o p i q u e s de l 'oxygène e t du carbone, les poudres des é c h a n t i l l o n s o n t été immergés p l u s i e u r s heures dans une s o l u t i o n d ' h y p o c h l o r i t e de Na, de façon à dli ïniner l a matière organique. L e s a n a l y s e s o n t été réalisées s u r un spec- tromètre de masse à double c o l l e c t e u r (VG Micromass 602) . L e s compositions i s o t o p i q u e s s o n t exprimées en e t en 6 C/pDB, avec une p r é c i s i o n de 0,l %o .

'

L e s mesures de concent ra t ion en Mg e t S r ( e t en Ca)ont été

13

STRUCTURE DES TESTS

1 - Descr iQt ion a é n é r a l e . En coupe l o n g i t u d i n a l e les tests de D u s i n i a puvidehona pré-

s e n t e n t t ro i s couches success ives que l ' o n d i s t i n g u e fac i lement l ' o e i l nu: une couche e x t e r n e , compacte e t r é g u l i è r e , de cou-

l e u r crème, une couche moyenne d ' é p a i s s e u r v a r i a b l e , p l u s c l a i - re, e t une couche i n t e r n e , l a p l u s é p a i s s e des t r o i s , blanche e t compacte. La couche e x t e r n e est recouver te p a r une f i n e pe l - l i c u l e organique brune, l e pér ios t racum (P1 : Ib ) .

Observée a u microscope p o l a r i s a n t , l a couche e x t e r n e est brune, a u s s i b ien en lumière n a t u r e l l e t ransmise (L.N. ) qu 'en lumière p o l a r i s é e ( L . P . ) ; cette couleur brune es t due 5 l ' abon- dance de mat iè re organique. A un f a i b l e gross i ssement , l a couche est c a r a c t é r i s é e p a r des str ies d 'accro issement p a r a l l è l e s e t r é g u l i è r e s dont l a courbure e s t tournée v e r s l a zone du cro- c h e t ( P l . I c ) . C e t t e couche a une s t r u c t u r e couramment désignée p a r l e t e r m e "pr ismatique composite" (BOGGILD, 1930; KOBAYASHI, 1966; TAYLOR e x ae. ,1969) - En f a i t cette couche est formée de f i n e s baguet tes a l l o n g é e s d isposées en plumeau au tour d ' un axe p a r a l l è l e à l a s u r f a c e du test ( P l - I f ) . Chacune de ces b a g u e t t e s est composée de p e t i t e s l a t t e s , de 0'5 0,8pm de l a r g e , elles- m ê m e s o rganisées a u t o u r de l ' a x e de chacune des baguet tes . C e s l a t t e s s o n t en tourées d 'une g a i n e de matière organique dont l ' é p a i s s e u r es t d ' e n v i r o n 0,211m. Au M.E.B. , à un grossissement d 'envi ron x 15 000, on observe que les l a t t e s s o n t c o n s t i t u é e s de ,granules a r r o n d i s , s u r f a c e i r r é g u l i è r e (TRICLOT, en p r é p . ) .

La couche moyenne q u i , en lame mince, a p p a r a i t c la i re en L.N. e t en L . P . , e s t pauvre en matière organique. Au microscope op t ique , un f a i b l e gross i ssement , cette couche a p p a r a î t formée de f i n s niveaux p a r a l l è l e s q u i se raccordent chacun à une des

276

Ortlieb & Triclot.

Planche I.- Morphologie et microstructures du test. de Dosinia pon- - derosa. Tous les clichés ont été pris sur le même individu actuel; l e s s t s fossiles ne présentent pas de modifications structurales par rapport aux tests actuels (seule la fraction opganique apparait localement beaucoup moins abondante).

a- Valve droite de Dosinia ponderosa (Gray 1838), face interne Echelle = 5 cm.

b- Représentation schématique d'un fragment de test, & roximi- té de la zone d'insertion des muscles. Echelle = 0,5 cm.(pp:périos- tracum ;(c.e.): couche externe, & structure dite l'prismatique composite" ;(c.m.): couche moyenne, & structure homogène ;(c.i.): couche interne, & structure lamellaire croisée.

c- Structure de la couche externe, au microscope optique (L.N.). Observer les deux rosses stries d'accroissement soulignées par la matière organique f sombre). Les éléments principaux de cette structure sont les fines baguettes (claires) qui apparaissent divergen- tes vers le bas du cliché (vers la couche moyenne) et vers la gau- che (vers le bord palléal). Echelle = 0 , l mm.

d- Structure de la couche moyenne, au microscope optique (L.N.). Les niveaux d'accroissement parallèles visibles ici deviennent de moins en moins nets au fur et à mesure que l'on augmente le grossissement (structure homogène). En haut, contact avec la couche externe ; noter le raccordement des niveaux plans de la 'c.m. et des stries convexes de la c.e. Echelle = 0 , l mm.

e- Structure de la couche interne, au microscope optique (L.N.). Observer l'enchevêtrement des chevrons de la structure lamellaire zroisée, et les linéations qui marquent des niveaux d'accroissement. .4 la base du cliché (vers l'intérieur du test), couche prismatique très riche en matière organique (très sombre) ; il s'agit soit de inyostracum, soit d'un des constituants de la structure lamellaire croisée complexe de certains auteurs (voir texte). Echelle = 0 , l inm.

f- Fragment brut de la couche externe, observé au M.E.B. Elé- inents princi aux (baguettes) divergeant vers la droite (vers le bord palléal7 ; ces baguettes sont constituées de lattes dispo- ;;&es perpendiculairement & leur allongement (& peine discernables ici). Chaque secteur de l'échelle = 0 , l mm.

E- Détail de la structure homoaène (couche movenne). au M.E.B.. Aspect mamelonné , absence d'arrangement cristallin particulier. Chaque secteur de l'échelle = 0 , l mm. .h- Détail de la couche interne observé au M.E.B. : empilement

de lamelles de premier ordre formant un chevron. Ces éléments de premier ordre sont constitués de lamelles plus petites, de deuxiè- me ordre, orientées perpendiculairement aux premières. Chaque secteur de l'échelle = 0,05 mm.

277

Ortlieb '& Triclot

P

278


279


stries d 'accro issement de l a couche e x t e r n e , e t ceci b i en que l e c o n t a c t e n t r e les deux couches s o i t n e t (P l .1d ) . La s t r u c - t u r e de cette couche moyenne est de t y p e "homogène" (BØGGILD, 1930). L'examen un fo r t gross i ssement au microscope op t ique ou a u M.E.B. n e permet pas de d i s t i n g u e r d 'arrangement des 616- ments minéraux. L e s s e u l s 616ments v i s i b l e s , a u M.E.B., s o n t des amas g r a n u l a i r e s désordonnés dont l a forme est quelconque ou gross iè rement a r r o n d i e (P l . I g ) .

La couche i n t e r n e du test se te rmine en b i s e a u sous l a couche moyenne dont e l le est sépa rée p a r un f i n liseré sombre. En L.N., l a couche i n t e r n e p r é s e n t e un fond be ige s u r l e q u e l se dé tachen t des f i g u r e s en chevrons: ces chevrons, r é g u l i è r e - ment d i sposés dans l a p a t t i e s u p é r i e u r e d e l a couche, se res- sèrrentet s ' enchevê t r en t v e r s l e bord i n t e r n e du test (P1.1e). Dans l a p a r t i e i n f é r i e u r e de cette couche, ce motif est i n t e r - rompu p a r de f i n s hor izons r e c t i l i g n e s e t parallèles. Au M.E.B., les chevrons appa ra i s sen t composés de grandes lamelles (élé- ments de ler o r d r e ) , p l u s ou moins r e c t a n g u l a i r e s , r é g u l i è r e - ment i n c l i n é s p a r r a p p o r t A un axe p r i n c i p a l ( P l - I h ) . C e s la- m e l l e s , à s u r f a c e rugueuse e t p a r f o i s s tr iée, s o n t formées *

d ' é l émen t s , d i t s de 2è o r d r e , également de forme lamellaire e t mesurant 1 3 u m d ' é p a i s s e u r . Les ho r i zons bruns i n t e r c a l é s dans les lamelles croisées cor respondent des l i t s d 'é léments p r i sma t iques , o r i e n t é s perpendicula i rement A l ' h o r i z o n l u i - mgme. C e s prismes m o n o c r i s t a l l i n s o n t une base polygonale e t une hau teu r de l ' o r d r e de 3 pm. Les p r inc ipaux a u t e u r s ayan t d é c r i t l a s t r u c t u r e du t e s t D o n i n i a (KOBAYASHI, 1966: TAYLOR e t aL.,1969) s i g n a l e n t que l a couche i n t e r n e comporte l a f o i s une s t r u c t u r e "lamellaire c r o i s é e " e t une s t r u c t u r e "lamellaire c r o i s é e complexel'. La première correspond au m o t i f e n chevrons évoqu6 c i -dessus , e t l a seconde l ' a s s o c i a t i o n des lamelles c r o i s é e s e t des f i n e s couches p r i sma t iques , que l ' o n observe dans l a par t ie l a p l u s i n t e r n e du test . On p e u t cependant se demander s i dans l a zone d ' i n s e r t i o n des muscles, c e r t a i n s des hor izons pr i smat iques ne cor respondent pas p l u t ô t

,

des couches du myostratum.

7% Modif ica t ions d i a a é n é t i a g e s observables au microscope.

Dos in ia p o n d e h o n a f o s s i l e s ne r é v è l e aucune modi f ica t ion s t r u c - t u r a l e majeure. 11 a p p a r a i t s u r t o u t que l a mat iè re organique est moins abondante. A i n s i , l a couche e x t e r n e q u i est très riche en matière organique dans les tests a c t u e l s , est beacoup p l u s c l a i r e dans les tests f o s s i l e s : dans ces d e r n i e r s s e u l s s u b s i s t e n t quelques amas b r u n ä t r e s s u r c e r t a i n e s stries d ' ac - c ro issement . La d i s p a r i t i o n de matière organique se man i fe s t e

, également p a r l e f a i t que les s t r u c t u r e s des d i f f é r e n t e s cou- dhes s o n t p l u s n e t t e s dans l e cas des tests f o s s i l e s .

p r i smat iques de l a couche i n t e r n e (myostratum ou é léments de l a s t r u c t u r e "lamellaire croisée complexe'' appa ra i s sen t p l u s abondan t s que dans les tests a c t u e l s . C e l a p o u r r a i t être diì A de l é g è r e s d i f f é r e n c e s de cond i t ions écologiques .

L 'observa t ion de lames minces ta i l lées dans des tests de

Dans l e s quelques tests fossiles examinés, l es hor izons

La présence de p e r f o r a t i o n s de formes v a r i é e s , notamment dans l a couche i n t e r n e des tests f o s s i l e s les p l u s anc iens , témoigne du développement de micro-organismes ( a lgues , champi- gnons, b a c t é r i e s ) . s i les se d i s t i n g u e n t p a r t i c u l i è r e m e n t b i e n , vraisemblablement à l a s u i t e d ' une d i s p a r i t i o n p a r t i e l l e des ga ines organiques . Aucune d i s s o l u t i o n , ou r e c r i s t a l l i s a t i o n , d 'Cléments minéraux n ' a 6 t h observée.

D e s l a m e s minces de s e c t i o n s de tests a c t u e l s e t f o s s i l e s o n t été examinées a u microscope f luo rescence U . V . Dans les tests a c t u e l s , s e u l l e pé r ios t r ac tum f o u r n i t une réponse pos i - t i v e & l a f luorescence . Dans les tes ts f o s s i l e s , e t s u r t o u t dans les p l u s anc iens de ceux-ci, on o b t i e n t une réponse p o s i t i v e à l a f luo rescence aux e n d r o i t s o Ù s o n t l o c a l i s é s les amas bru- n ä t r e s de ma t i è re organique , c ' e s t - à - d i r e au tou r de c e r t a i n e s stries d 'accro issement dans l a couche e x t e r q e , s u r quelques chevrons e t dans c e r t a i n s hor izons pr i smat iques de l a couche i n - t e r n e . C e t t e r é a c t i o n & , l a f luo rescence est d i rec tement l i ée & l ' é v o l u t i o n de l a matière organique o r i g i n e l l e p u i s q u ' e l l e n ' e s t p r é s e n t e que dans les tests f o s s i l e s e t en des p o i n t s o Ù l a ma- t ière organique es t l a p l u s abondante. L ' e x p l i c a t i o n de ce phé- nomène reste préciser: il est probable que l ' hydrogéna t ion de l a matière organique j o u e un rôle p r imord ia l (ROBERT, 1979) .

Au M.E.B., les éldments du s q u e l e t t e minéra l des tests fos-

DONNEES MINERALOGIQUES ET GEOCHIMIQUES

1 - Minéral-.

h i d a e , s o n t composés à p r è s de 100% d ' a r a g o n i t e (TAYLOR e t a L . , 1969). L e s mesures e f f e c t u é e s p a r t i r d ' a l i q u o t e s des poudres p répa rées o n t f o u r n i des r é s u l t a t s compris e n t r e 0 , 7 e t 2 ,3% de calcite ( f i g . 2 ) . Compte t e n u d e l a p r é c i s i o n des mesures e t du s e u i l de d é t e c t i o n de l a méthode, les tests f o s s i l e s analy- sés, m ê m e les p l u s anc iens , ne s o n t pas s i g n i f i c a t i v e m e n t p l u s r i c h e s en c a l c i t e que les tests a c t u e l s .

Dans une série de tests de D o d i n i a p o n d e h o h a , des pr&;1&- ments o n t été e f f e c t u é s d i rec tement s u r les c o q u i l l e s , ap res un s imple décapage s u p e r f i c i e l , 2 l ' a i d e d ' une f r a i s e de den- t i s te . L e s mesures minéralogiques faites dans ces cond i t ions r é v è l e n t des t e n e u r s e n calci te , de l ' o r d r e de 2 % . légèrement s u p é r i e u r e s h celles obtenues p a r t i r des poudres homogénéi- sées.

C e s mesures s o n t moins r igoureuses e t moins p r é c i s e s que celles q u i s o n t p r a t i q u é e s ap rès un broyage de fragment de co- q u i l l e , m a i s p o u r r a i e n t r é v é l e r de très f a i b l e s r e c r i s t a l l i - s a t i o n s d ' a r a g o n i t e e n c a l c i t e , dans l a p a r t i e e x t e r n e du test: s e l o n une a u t r e hypothèse ces très f a i b l e s t e n e u r s en c a l c i t e s e r a i e n t dues à quelque contamination ( p r é c i p i t a t i o n de calci te l iée à une c imenta t ion ou à un encroûtement ) .

pa rées à p a r t i r d ' é c h a n t i l l o n s globaux de tes ts de D o n i n i a pon- d e h o b a , e t q u i o n t s e r v i aux d a t a t i o n s e t a u t r e s ana lyses

L e s tests de Z ) O b i n i a pondeatoha , comme ceux des a u t r e s Verte-

En résumé, on r e t i e n d r a que l a t o t a l i t é des poudres pré-

3

2

1

280

O r t l i e b ¿Y T r i c l o t

% CACC.ITE / ARAGONITE

+

+

-1;

I ACTUEL

8 8 8

8

O O

O a

A

a

s. I .s s.1.,5 s.1.,9

F i g u r e 2.- Teneurs en c a l c i t e d e t e s t s de Dosinia

c r o i s s a n t . Les r é s u l t a t s i n d i q u é s ne c o n c e r n e n t que l e s a n a l y s e s e f f e c t u é e s s u r l e s poudres a y a n t également s e r v i pour l e s a n a l y - Ses géochimiques ( F i g . 3 e t 4 ) , & l ' e x c l u s i o n d e s pré lèvements s u p e r f i c i e l s s u r l e s t e s t s .

f o s s i l e s n ' e s t mise en é v i d e n c e .

onderosa ac- - t u e l s e t f o s s i l e s , ces d e r n i e r s é t a n t c l a s s e s p a r + 3 z age 1

Aucune r e c r i s t a l l i s a t i o n de l ' a r a g o n i t e o r i g i n e l l e d e s t e s t s

281

O r t l i e b fi T r i c l o t

g&ochimiques, s o n t dépourvues de c o n c e n t r a t i o n s s i g n i f i c a t i v e s de calcite. Aucun des tests ana lysés n ' a donc dépassé l e s t a d e de l a d iagenèse précoce.

2 - Teneurs en Ma e t en SE.

D e nombreuses é t u d e s o n t é té consacrées a u r ô l e de m a r - queurs paléoécologiques ( t empéra tu re e t s a l i n i t é ) que peuvent j o u e r l e magnésium e t l e s t r o n t i u m dans les tests de mollusques fossiles (PILKEY & HOWER, 1960; VALENTINE, 1961; DODD, 1965, 1967: PILKEY & H A R R I S , 1966; HALLAM & PRICE, 1968; W D D & CRISP, 1982, e tc . ) . Pa r a i l l e u r s , l e Sr s ' i n t é g r a n t fac i lement dans l e réseau c r i s t a l l i n de l ' a r a g o n i t e e t l e Mg s ' i n c o r p o r a n t mieux dans c e l u i de l a c a l c i t e , ces Cléments o n t pu être u t i l i s é s dans l ' é t u d e d e s t ransformat ions minéralogiques des tests de mollusques au cours de l a diagenèse. I1 a a i n s i notamment été montré que des tests de mollusques o r i g i n e l l e m e n t a r a g o n i t i q u e s pré- s e n t e n t une diminut ion impor tan te de t e n e u r s en s t r o n t i u m dès q u ' i l s s u b i s s e n t une r e c r i s t a l l i s a t i o n en c a l c i t e (SIEGEL,1960: STEHLI & HOWER, 1961; TUREKIAN & ARMSTRONG, 1961; LAND, 1966; GAVISH & FRIEDMAN, 1969) . Pour ce q u i concerne l e s tests de mollusques 5 minéra logie a r a g o n i t i q u e préservée ( s t a d e diagéné- t i q u e p r é c o c e ) , il a é té observé p a r d i v e r s a u t e u r s que l e s t e n e u r s en S r peuvent éventuel lement augmenter avec l ' â g e d e s c o q u i l l e s , t a n d i s que l e Mg p r é s e n t e des c o n c e n t r a t i o n s a s s e z c o n s t a n t e s au s e i n d 'una popula t ion de tests d ' ä g e s d i s t i n c t s ( K R I N S L E Y , 1960; TUREKIAN & ARMSTRONG, 1961; CURTIS & KRINSLEY, 1965; RAGLAND C t ab . ,1977).

tabl.1 e t , SOUS forme de diagramme Sr2+/Ca2+- Mg2+/Ca2+, dans l a f ig .3 . on c o n s t a t e , dans l a f i g . 3 , que l ' ensemble des échan- t i l l o n s forme un nuage de p o i n t s re la t ivement homogène dont ne se dé tachent que deux é c h a n t i l l o n s fossiles. M i s p a r t ces deux d e r n i e r s é c h a n t i l l o n s . l es tests de Dohin ia pondehona présen- t e n t des t a u x Sr

t a u x Mg2'/Ca2+ v a r i a n t e n t r e O , 20 e t O , 95. l a gamme de v a r i a t i o n des t e n e u r s en Mg est i d e n t i q u e pour les tests fossiles e t les tests a c t u e l s . Pa r c o n t r e pour l e S r , l e s c o n c e n t r a t i o n s s o n t s i g n i f i c a t i v e m e n t s u p é r i e u r e s , dans l a q u a s i t o t a l i t é des é c h a n t i l l o n s f o s s i l e s , p a r r a p p o r t aux i n d i v i d u s a c t u e l s . I1 a p p a r a i t a i n s i , dans l a popula t ion de c o q u i l l e s ana- l y s é e s , que les concent ra t ions de S r augmentent au cour s de l a diagenèse a l o r s que les concent ra t ions e n Mg ne v a r i e n t qu'excep- t ionnel lement en fonc t ion de 1 ' 6 g e des tests.

tests a c t u e l s ( a i n s i que l ' i n s u f f i s a n c e de l ' é c h a n t i l l o n n a g e ?) ne permet p a s d ' e n v i s a g e r d ' u t i l i s e r ces deux éléments comme marqueurs paléoécologiques dans l ' é t u d e d e s faunes f o s s i l e s des t e r r a s s e s q u a t e r n a i r e s du c e n t r e du Golfe de C a l i f o r n i e . Mais ces Cléments, e t s u r t o u t l e S r , se r é v è l e n t u t i l e s dans l ' é t u d e de l ' é v o l u t i o n d iagénét ique des tes ts de D o o i n i a p o n d e h o h a . Dans des tests d ' â g e s d i f f é r e n t s mais provenant de l o c a l i t é s v o i s i n e s , pour l e s q u e l l e s on peut supposer que les c o n d i t i o n s paldoécolo- g iques é t a i e n t comparables, on n o t e une tendance A l 'augmentat ion

L e s r é s u l t a t s de mesures e f f e c t u é e s s o n t i n d i q u é s dans l e

2+ /Ca2+ v a r i a n t e n t r e 1 , 3 e t 3,7.1op3 e t d e s

Dans 1 'ensemble

La f a i b l e s s e des v a r i a t i o n s de t e n e u r s en Mg e t en S r des

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283


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A C T U E L S .

FOSSILES : S . I . 5 S.I. a5 o

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F i g u r e 3 . - Teneurs en s t r o n t i u m e t en magnesium ( r a p p o r t s m o l a i r e s v i s - à -v i s du ca l c ium) d e t e s t s d e D o s i n i a ponde rosa a c t u e l s e t f o s s i l e s , ces d e r n i e r s é t a n t c l a s s Z T j C F â g e c r o i s s a n t .

Les t e s t s f o s s i l e s l e s p l u s a n c i e n s , OU q u i o n t s u b i une Qvolu- t i o n d i a g é n é t i q u e a c c é l é r é e , a p p a r a i s s e n t e n r i c h i s e n s t r o n t i u m . '

Les v a r i a t i o n s d e t e n e u r s e n magnésium des t e s t s f o s s i l e s , p a r r a p p o r t aux tests a c t u e l s , s o n t e x c e p t i o n n e l l e s .

des t e n e u r s en S r en fonc t ion de l ' â g e c r o i s s a n t des f o s s i l e s . Dans quelques c a s , cependant, on observe que des tests a t t r i - bués au d e r n i e r i n t e r g l a c i a i r e p r é s e n t e n t des concen t r a t ions r e l a t ivemen t é l evées en Sr .

respondant à une i n c o r p o r a t i o n de cet élément au cours d 'une d i a - genèse subaér ienne ou en zone vadose (dépôts kmergés de t e r r a s s e s q u a t e r n a i r e s ) , se s o n t p r o d u i t e s sous l ' e f f e t de c i r c u l a t i o n s d ' e a u x d ' i n f i l t r a t i o n OU de ru i s se l l emen t ; ces eaux on t probablement ét6 e n r i c h i e s en S r p a r l e s s i v a g e de sédiments marins e t p a r d i s s o l u t i o n de b i o c l a s t e s a ragon i t iques (à t e n e u r s éle- vées en S r ) . La d i s t r i b u t i o n du S r dans les tests cependant res- t e à -dé terminer : en p a r t i c u l i e r , on ignore .encore s i , comme dans l e cas d ' a u t r e s vénér idés é t u d i k s pa r WALLS e t c o l l a b o r a t e u r s (1977) . l ' e s s e n t i e l du S r des tests de D o n i n i a p o n d e t o n a se t rouve i n t é g r é dans l e r é seau c r i s t a l l i n de l ' a r a g o n i t e - dans des s i tes des i o n s Ca2+ ou dans des i n t e r s t i c e s du réseau- ou s ' i l se t rouve en adso rp t ion A l a s u r f a c e des c r i s t a u x , ou encore s ' i l est l i é à l a matière orgaBique. D e s t r avaux en cours (TRICLOT e t C U I F ) son t consacrés 2 l a s é p a r a t i o n des phases m i - n é r a l e e t organique des d i f f é r e n t e s couches du t e s t de D o n i n i a p o n d e k o n a e t d e v r a i e n t a p p o r t e r des réponses notamment au pro- blème de l a l o c a l i s a t i o n du S r dans les tests.

qu 'except ionnel lement il peu t se p rodu i re une f i x a t i o n de Mg au cours de l a d iagenèse . C e phénomène es t également observé s u r quelques r a r e s tests f o s s i l e s d ' a u t r e s genres de vénér idés ( C h i o n s sp . e t P t o t o t h a c a sp . ) du Golfe de C a l i f o r n i e e t de l a c ô t e p a c i f i q u e de Basse C a l i f o r n i e (ORTLIEB, en p r é p . ) . La com- pa ra i son des t e n e u r s r e l a t i v e s en S r e t en Mg de t e l s tests fossiles ( e n r i c h i s en Mg) permet d e c o n s t a t e r que l ' augmenta t ion des t e n e u r s e n Mg s'accompagne d 'une f a i b l e d iminut ion des con- c e n t r a t i o n s en Sr. C e t t e évo lu t ion d i agéné t ique , q u i reste excep- t i o n n e l l e , p o u r r a i t cor respondre un début de t r ans fo rma t ion minéralogique, s o i t p a r d i s s o l u t i o n - p r é c i p i t a t i o n s o i t p a r re- c r i s t a l l i s a t i o n de l ' a r a g o n i t e ; les dé termina t ions minéralogi- ques de ces deux é c h a n t i l l o n s de u o b i n i a p o n d e k o b a r é v è l e n t des t e n e u r s en calcite de 0 ,7 e t 2 , 4 X.

La grande m a j o r i t é des tests ana lysés ne p r é s e n t e pas d 'augmentation des t e n e u r s en Mg en fonc t ion du temps écou lé depuis l a séd imenta t ion des organismes: cela confirme l ' a b s e n c e géné ra l e de r e c r i s t a l l i s a t i o n d ' a r a g o n i t e e n calci te ind iquée p a r l a non-diminution des t e n e u r s e n Sr e t par les ana lyses minéralogiques, dans l a popula t ion de tests f o s s i l e s b tud ié s .

3 - Comwosition e n l80 e t 1 3 C du carbonate .

bone des carbonates de tests fossiles f o u r n i t des i n d i c a t i o n s s u r l ' envi ronnement o r i g i n e l des organismes (McCREA, 1950; UREY e t a$.,1951: EPSTEIN & LOWENSTAM, 1953; KEITH e t a l . , 1960, 1964; CRAIG, 1965: STANTON & DODD, 1970, etc. .) En géné- r a l , les é t u d e s de géochimie i s o t o p i q u e des carbonates de co- q u i l l e s de mollusques s o n t réalisées dans une p e r s p e c t i v e d e r e c o n s t i t u t i o n des cond i t ions pa léoécologiques e t pa lkoc l imat iques ,

L e s augmentations de t e n e u r s en Sr des tests f o s s i l e s , cor-

L e s f o r t e s t e n e u r s en Mg de deux des é c h a n t i l l o n s suggèrent

La composition e n i s o t o p e s stables de l 'oxygène e t du car-

284


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TESTS ACTUELS : + TESTS F O S S I L E S : S . I . 5 0 ( C H I O N E SP. X I S . I . > 5 o

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Figure .i : Compositions isotopiques du carbone et de l'oxyg6ne d u carbonate de tests de Dosinia ponderosa actuels et fossiles du Golfe de Californie.

de la même rGgion, et actuels, sont indiq-our comparaison. Les compositions de quelques tests de Chione sp. provenant

I

285


e t non pas dans l e b u t de d é c e l e r , ou d ' é v a l u e r des modifica- t i o n s d iagénét iques ; en f a i t on cons idère souvent que les rap- p o r t s l 8 0 / l 6 O e t 13C/12C s o n t de bons marqueurs paléoécologi- ques t a n t que les minéraux carbonatés a n a l y s é s ne p r é s e n t e n t pas de s i g n e s de r e c r i s t a l l i s a t i o n (PILKEY & GOODELL, 1964;HALL & KENNEDY, 1967; BUCHARDT & WIENER, 1981) .

des carbonates de l 'ensemble d e s t es t s é t u d i é s s o n t a s s e z ho- mogènes ( f i g . 4 ) . L e s v a l e u r s en 6l8o e t en 613c v a r i e n t respec- t ivement e n t r e - 1 ,60 e t + 0 ,40%0 (PDB) e t e n t r e +0,60 e t + 2 , 1 0 % 0 (PDB) . des tests ana lysés ( f i g . ) f a i t a p p a r a i t r e les p o i n t s s u i v a n t s :

- l 'ensemble des tests f o s s i l e s p r é s e n t e n t des t e n e u r s en l80 s u p é r i e u r e s , ou t o u t j u s t e é g a l e s , celles des tests a c t u e l s ;

- l ' a i r e de r é p a r t i t i o n des v a l e u r s r e p r é s e n t a n t les tests d ' ä g e supposé S . I . 5 , dans l e diagramme, est presque a u s s i vas- t e que celle de l 'ensemble des v a l e u r s obt'enues;

- les k c h a n t i l l o n s l e s p l u s anc iens s o n t c a r a c t é r i s é s p a r les v a l e u r s de 6 l 8 0 e t de 6 1 3 C l es p l u s é l evées :

- aucune v a l e u r anormalement basse de 6 l 8 O en de 613C, q u i t r a d u i r a i t d e s échanges i so topiques avec une e a u c o n t i n e n t a l e ( e t donc des r e c r i s t a l l i s a t i o n s ) , n ' e s t observée.

C e s observa t ions a p p e l l e n t p l u s i e u r s commentaires r e l a t i f s & l ' i n t e r p r é t a t i o n des paléoenvironnements e t des paléotempéra- t u r e s . On s a i t que l e composition i s o t o p i q u e de l 'oxygène du carbonate des tes ts de mollusques r e f l è t e d 'une p a r t l a compo- s i t i o n i s o t o p i q u e de l 'oxygène du mi l ieu aqueux o r i g i n e l (ap- p o r t s d 'eaux c o n t i n e n t a l e s , s a l i n i t é , évapora t ion , e t c . ) , e t d ' a u t r e p a r t l a température de l ' e a u dans l a q u e l l e s 'es t opé- r6e l a p r é c i p i t a t i o n du carbonate (EPSTEIN & LOWENSTAM,1953; CLAYTON & DEGENS, 1959; LLOYD, 1964; KEITH e t ae. ,1964; KEITH & PARKER, 1965; etc. .l. Les tests de D o d i n i a pondenoda analy- sés o n t t o u s ét6 p r é l e v é s dans des dépôts de terrasses marines formées l o r s de pér iodes de haut niveau marin. Durant chacune des pér iodes i n t e r g l a c i a i r e s du P l e i s t o c è n e moyen e t s u p é r i e u r , le niveau marin a a t t e i n t une p o s i t i o n comparable, quelques mètres p r è s , à celle q u ' i l occupe ac tue l lement , e t l a composi- t i o n i s o t o p i q u e e n oxygène de l ' e a u de m e r a é t6 en p r i n c i p e comparable celle qu 'on observe de nos j o u r s (EMILIANI, 1955, 1966; MESOLELLA e t at . ,1969; BROEKER & VAN DONK, 1970; SHACKLE- TON & OPDYKE, 1973) . En ce q u i concerne l a phase i n i t i a l e du d e r n i e r i n t e r g l a c i a i r e (S . I . 5 e ) , de nombreuses données paldon- t o l o g i q u e s , paléohydrologiques e t paléocl imat iques,dans l e monde, montrent que l e volume d e s eaux océaniques e t l a température de ces eaux é t a i e n t légèrement s u p é r i e u r s à ce q u ' i l s s o n t au- j o u r d ' h u i . Compte tenu de l a composition i s o t o p i q u e en oxygène des eaux marines de l ' époque , e t de l a tempéra ture , l e carbo- n a t e des tests d 'organismes marins , p lanc toniques ou n é r i t i - ques, est caractérisé p a r des v a l e u r s de l80 légèrement i n f é - r i e u r e s aux v a l e u r s a c t u e l l e s (SHACKLETON & OPDYKE, 1973; SHACKLETON & MATTHEWS, 1977; FAIRBANKS & MATTHEWS, 1978 ;e t c ) .

L e s compositions i s o t o p i q u e s de l 'oxygène e t du carbone

La comparaison d e s compositions i s o t o p i q u e s du carbonate

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O r t l i e b .& T r i c l o t .

r e c r i s t a l l i s a t i o n de 1 I a r a g o n i t e o r i g i n e l l e ) e t , de ce f a i t , peuven t étre s i g n i f i c a t i v e s d ' u n p o i n t de vue p a l é o é c o l o g i q u e . Dans l ' é t a t a c t u e l d e s c o n n a i s s a n c e s , l ' a u g m e n t a t i o n d e s t e n e u r s e n S r d e s tests f o s s i l e s est a t t r i b u é e à une f i x a t i o n d ' i o n s

;ir2+ p a r c i r c u l a t i o n d ' e a u x vadoses a y a n t p r é a l a b l e m e n t d i s s o u s d e s bioclastesaragoni t iques, abondan t s dans les d é p ô t s de terrasses mar ines . L e s mécanismes d e cette i n c o r p o r a t i o n de S r , et. en p a r t i c u l i e r l e r ô l e j o u é par l a matière o rgan ique e t cer- t a i n s p r o c e s s u s b io-géochimiques , d o i v e n t e n c o r e ê t re p r é c i s é s .

L 7 é t u d e d e s compos i t ions i s o t o p i q u e s en oxygène e t e n carbone du c a r b o n a t e d e s tests r é v è l e q u ' e n t r e les d i f f é r e n t s i n t e r - glaciaires de l a f i n du P l é i s t o c è n e e t l a p é r i o d e a c t u e l l e , les p r i n c i p a u x p a r a m è t r e s é c o l o g i q u e s e t c l i m a t i q u e s ( t e m p é r a t u r e , s a l i n i t é , a p p o r t s d ' e a u x douces , conf inemen t , etc.) d e s zones cGtières é t u d i é e s , o n t v a r i 6 l égè remen t . O n remarque e n p a r t i - c u l i e r que les tests p rovenan t de la terrasse l a p l u s r é c e n t e , q u i e s t supposée d a t e r du d e r n i e r maximum i n t e r g l a c i a i r e ( env i - ron 120 k a ) , o n t une t e n e u r en l80 l égè remen t s u p é r i e u r e ( eaux p l u s é v a p o r é e s ?) à celle d e s tests a c t u e l s , e t un peu i n f é r i e u - re ( t e m p é r a t u r e probablement s u p é r i e u r e ) celles d e s tests f o s s i l e s p l u s a n c i e n s , du P l é i s t o c è n e moyen. Aucune contamina- t i o n c o n t i n e n t a l e , d ' o r d r e d i a g é n é t i q u e , n ' e s t m i s e en é v i d e n c e p a r les a n a l y s e s i s o t o p i q u e s .

C e s premières r e c h e r c h e s s u r l a d i a g e n è s e p récoce d e s tes ts de D o n i n i a pondehasa ne p e r m e t t e n t cependan t p a s e n c o r e d ' e x p l i - q u e r c e r t a i n e s anomal i e s appa rues lors de d a t a t i o n s r a d i o m é t r i - ques de c e r t a i n s i n d i v i d u s . Tout a u moins, on a pu é t a b l i r que J.a q u a s i t o t a l i t é d e s tests a y a n t f a i t l ' o b j e t de mesures g$o- chrono log iques n ' o n t pas s u b i d ' a l t é r a t i o n s s t r u c t u r a l e s , geo- ch imiques ou miné ra log iques d é c e l a b l e s p a r l es moyens u t i l i s é s .

[ C e t t e é t u d e a été réalisée dans l e c a d r e du Programme GEOCORTEZ (ORSTOM-Instituo de Geo log ia , Un ive r s idad Nacional Autónoma de México) . L e s é c h a n t i l l o n s o n t été p r é l e v é s p a r L.O..L'&tude de l a s t r u c t u r e d e s tests e t une p a r t i e d e s ana- l y s e s o n t été f a i t e s p a r M.P.T..

L e s a n a l y s e s miné ra log iques e t géochimiques o n t ét& e f f e t.uées a u L a b o r a t o i r e de Géo log ie , e t h c e l u i d e S p e c t r o g r a p h i e de 1'ORSTOM (Bondy). L e s o b s e r v a t i o n s mic roscop iques ( i n c l u a n t M.E.B. e t f l u o r e s c e n c e UV) o n t été f a i t e s a u L a b o r a t o i r e de E ' é t ro log ie s é d i m e n t a i r e e t de P a l é o n t o l o g i e , U n i v e r s i t é Paris- Sud ( O r s a y ) . L e s a n a l y s e s i s o t o p i q u e s o n t été réalisées a u La- b o r a t o i r e d ' H y d r o l o g i e e t de Géochimie i s o t o p i q u e , U n i v e r s i t é F'aris-Sud ( O r s a y ) .

F!ichard e t P.Alphonse, Melle A . F i l l y , M.P.Verdoni, e t pour l e u r appu i s c i e n t i f i q u e , MM. J . P . C u i f , A.Denis, D.Rambaud, M. P i n t a , J .C .Fontes , e t M e l l e s C . P i e r r e e t A. Gaud iche t ]

.

L e s a u t e u r s r e m e r c i e n t pour l e u r a i d e t e c h n i q u e Mmes .M.L.

289

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Edited by Editado por

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Published by Publicado por

Instituto de Geología Universidad Nacional Autónoma de México

México, D. F.

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April Abril , 1984

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