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Rend. Online Soc. Geol. It., Vol. 17 (2011) - (DOI 10.3301/ROL.2011.37)

Sedimentological and geochemical (isotopic and trace element records) studies on the Palaeocene-Eocene boundary on the southern margin of the Tethys (tunisian records correlated to italian and spanish profiles)

B. Lajnef (*), C. Yaich (*), L. Le Callonnec (**), S. Gardin (***), M. Renard (**) & R. Banzarti (****)


(*) Lab. de Dynamique Sédimentaire & Environnement. ENIS. B.P.W 3038 Sfax. Tunisie.

lbouthaina@gmail.com
(**) Lab. de Géologie des B. Sédimentaires - UPMC, Case 116; 4 place Jussieu 75252 Paris cedex 05.
(***) Université Paris VI, CNRS-UMR 5143, case 104, 4 place Jussieu, Paris, 75252, France.
(****) Serept El Manar II - 1002 Tunis.
 


Abstract 

A P/E boundary reference profi le for the central northern Tunisia is established based on biostratigraphic, sedimentological and geochemical analyses (δ13C and 18O) from the “Touijine”, “Souinia” and “Cherahil” sections. Paleogeographic, paleoceanographic and paleoproductivity reconstitutions are deduced from interference between the geochemical used tools. The planktic foraminiferal and nannofossils biostratigraphy attributes the Touijine section to the upper Paleocene to
lower Eocene. At Touijine, the sediment deposition in the Kairouan basin occured in an open marine environment connected to the Tethys. Souinia section is deposited in
the same basin than Touijine but in proximity of the outer platform. At Cherahil, sediment deposition occured in an Inner ramp and lagoon environment influenced by the adjacent Kasserine island.
Sedimentogical analyses based on microscopic and macroscopic observations along the Toujine profile, reveals numerous facieses wisch the vertical stacking define several sea order variations. The stacking pattern of sedimentary units, reveals a general tendency to retrogradation (landward stepping) in the lower part of upper Paleocene formations (P4 Biozone), followed by a progradation phase (seaward stepping) in uppermost Paleocene and lower Eocene formations. The uppermost Ypresian formations are marked by the beginning of a transgressive phase.
In Cherahil, Nannofossil data reveals the presence of hiatus at the P/E boundary, with probably a lacunar NP10 biozone. Despite this hiatus, the negative excursion of carbon isotopic ratio at the P/E boundary is recorded, it is about 3‰ at Cherahil, and of 2‰ at Touijine section.
It is similar to the one recorded in Elles (Tunisia) and other paleogeographic domains (Spain, Italy,). At souinia the negative exursion occured at NP12/NP13 biozone is attributed to the third and fi nal Early Eocene Thermal Maximum (The “X” event).
Whole rock δ13C values are lower at the southern Tethyan margin (Tunisia) than in deep Tethyan sections (Zumaya in Spain and Bottacione in Italy). These light "13C values have been variously explained by enhanced input of terrestrial organic matter. δ18O profi le shows a negative excursion concomitant to carbon isotopic excursion, and the cross- plot of the δ13C-δ18O ratios, in investigated sections, suggests minor effects of diagenesis and recrystallisation.

 

KEY WORDS: Paleocene-Eocene boundary, southern margin of the Tethys, bisotratigraphy, sedimentolgy, geochemistry, isotopic records, paleogeographic correlations.

La successione sedimentaria miocenica affi orante nel settore
Nord-Orientale della Stretta di Catanzaro è costituita da depositi
terrigeni, evaporitici e carbonatici depositatesi all’interno di un
bacino sedimentario controllato da un complesso sistema di faglie
trascorrenti orientate NW-SE.
La sedimentazione ha inizio tra il Serravalliano e il Tortoniano
con i depositi di ambiente alluvionale-torrentizio del Conglomerato
del Corace seguite dalle arenarie e calcareniti di Tiriolo di ambiente
costiero che evolvono a facies schiettamente marine costituite dalle
argille marnose di Gagliano caratterizzate nella porzione superiore
da peliti euxiniche e diatomiti che segnano l’inizio della Crisi di
Salinità del Messiniano (CSM). In questa fase si depositano in
tutto il Mediterraneo, lungo i margini del bacino, facies selenitiche
e calcari micritici (Lower Evaporites). Nell’area di studio affi orano
esclusivamente le facies micritiche CdB-1 di probabile origine
batterica correlabili al CdB type 2 di MANZI et alii (2010) ed alle
facies di origine batterica di GUIDO et alii (2007), sviluppatesi durante
la prima fase della CSM tra 5,96 e 5,6 Ma. La fase successiva è
caratterizzata da una fase tettonica intra-messiniana e da un rapido
abbassamento del livello marino con lo sviluppo di un corpo caotico
costituito da slumps, blocchi di seleniti (sub-unità 1 del conglomerato
del Riato) e brecce carbonatiche (CdB-2) che evolvono verso l’alto con
trend fi ning e thinning-upward ad associazioni di facies con canali e
barre, con una drastica diminuzione dell’alimentazione intrabacinale
evaporitica e carbonatica a vantaggio di quella proveniente dalle unità
metamorfi che e plutoniche dell’Arco Calabro Peloritano.
La fase fi nale della CSM è registrata dallo sviluppo di un sistema
deposizionale fl uvio-deltizio che passa verso le aree bacinali a depositi
pelitici-sabbiosi, contenenti biofacies ad ostracodi (Lago Mare), e a
corpi selenitici in facies banded e massive di secondo ciclo.
La successione sedimentaria del settore NO della Stretta di
Catanzaro defi nisce un’architettura deposizionale riscontrabile nel
modello evolutivo proposto da ROVERI et alii (2008), caratterizzata da
corpi caotici (sub-unità 1 e 2 del conglomerato di Riato e CdB-2),
derivanti dalla cannibalizzazione dei depositi evaporitici e dei calcari
primari, e che registrano un graduale ritorno ad un’alimentazione
extra-bacinale derivante dall’erosione delle unità sedimentarie
serravallinae-tortoniane e metamorfi che-plutoniche dell’unità della
Sila.

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