L A F O R M A T I O N D U F A O U ( D I ~ V O N I E N I N F ~ R I E U R D U F I N I S T I ~ R E ) :

N O U V E L L E S O B S E R V A T I O N S B I O S T R A T I G R A P H I Q U E S E T M I S E

E N ] E V I D E N C E D ' U N E t ~ C O Z O N E

par

PATRICK R. RACHEBOEUF * & HERV~ YESOU *

RI~SUMI~

L'analyse biostratigraphique d6taill6e d'une coupe dans la Formation du Faou (D6vonien inf6rieur de la Rade de Brest, Ouest du Massif Armoricain) complete nos informafions sur la distribution verticale des fau- nes benthiques au sein de cette unit6 lithostratigraphi- que. Elle conduit ~t proposer une nouvelle interpr6ta- tion de la limite Siegenien - Emsien et ~t reconna~tre une Ecozone/~ Leptaenopyxis kerfornei associ6e gun environnement enrichi en carbonates. Le d6veloppe- ment r6it6r6 de cette 6cozone et la pr6sence de Bra- chiopodes pr6serv6s en position de vie t6moignent ~ la fois de l'irr6gularit6 du r6gime hydrodynamique, de la nature et du volume des apports d6tritiques lors du d6p6t de la Formation du Faou.

ABSTRACT

Detailed biostratigraphic analysis of a section in the Faou Formation (Lower Devonian, western Armori- can Massif) provides new data about the vertical dis- tribution of benthic faunas in this lithostratigraphic unit. A new interpretation of the Siegenian - Emsian boundary is proposed and a Leptaenopyxis kerfornei Ecozone is recognized. The repetition of this ecozone in the succession, with the presence of brachiopods in life position, shows that the hydrodynamic flow, the natureand the volume of the deposits were irregular during the sedimentation of the Faou Formation.

MOTS-CLt~S : MASSIF ARMORICAIN, D~VONIEN INF]~RIEUR, BIOSTRATIGRAPHIE, ECOZONE.

KEY-WORDS : ARMORICAN MASSIF, LOWER DEVONIAN, BIOSTRATIGRAPHY, ECOZONE.

* Universit6 de Bretagne Occidentale, Facult6 des Sciences et des Techniques, Laboratoir~ de Pal6ontologie et de Stratigraphie du Pa16ozo~que, 6 avenue Le Gorgeu, 29287 Brest Cedex, et GRECO 7 du CNRS.

Geobios, n ° 21, fasc. 1 p. 41-47, 3 fig. Lyon, fdvrier t988

- - 4 2 - -

INTRODUCTION

Troisi~me terme lithostratigraphique de la succes- sion 6od6vonienne ~ l'extr6mit6 occidentale du Syncli- norium de Chateaulin, la Formation du Faou (Le Menn & Racheboeuf 1977), tr~s fossilif~re, repr6sente l'arch&ype des << grauwackes ~ des g6ologues armori- cains (Renaud 1942). La plupart des affleurements, situ6s au fond de la Rade de Brest, sont restreints et la base de la formation ne peut y ~tre observ6e. Cepen- dant, dans la Presqu'~le de Plougastel (fig. 1), les falaises de la c6te nord de la Pointe de l'Armorique exposent une coupe presque complete dans la Forma- tion du Faou, montrant, notamment, le passage des calcaires de la Formation de l'Armorique sous-jacente

/

aux d6p6ts d&ritiques de haute 6nergie qui caract6ri- sent la Formation du Faou. Le lev6 et l'6chantillon- nage banc par banc de cette coupe (H.Y.) confirment que seul le sommet de la formation manque dans cette localit6. L'analyse de la distribution verticale des fau- nes permet d'6tablir la forte d6pendance vis-h-vis de l'environnement de certains taxons consid6r6s jusqu'ici comme marqueurs stratigraphiques. La r6p6tition des associations benthiques et la pr6sence de Brachiopodes en position de vie t6moignent de for- tes variations du milieu, de l'irr6gularit6 des apports et du r6gime hydrodynamique lors du d6p6t de la For- marion du Faou.

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Fig. 1 - - Carte g~ologique de ia Pointe de l 'Armorique, Presqu' i le de Plougastel (Rade de Brest). La coupe 6tudi6e dans cette note s '6tend de Beg Nou Vras (bane 1) h Porz Stanven (banc 168) sur la c6te nord. 1 : Format ion de Plougastel ; 2 : Format ion de Land~vennec ; 3 : Format ion de l 'Armor ique ; 4 : Format ion du Faou ; 5 : kersan- tites. (Modifi6 d 'apr~s Plusquellec, 1980). Geological map of the Pointe de l 'Armorique, Presqu' i le de Plougastel 0Rade de Brest). The section studied herein lies between Beg Nou Vras (bed 1) and Porz Stanven (bed 168) on the nor thern coast. 1 : Plougastel Format ion ; 2 : Land6vennec Format ion ; 3 : l 'Armor ique Format ion ; 4 : Faou Format ion ; 5 : kersantites. (Modi- fied f rom Plusquellec, 1980).

p 4 3

BIOSTRATIGRAPHIE DE LA FORMATION DU FAOU DANS LA COUPE DE RI~FI~RENCE : RAPPEL

Situ6e au fond de la Rade de Brest, la coupe de Seil- lou en RosnOen a fait l'objet de plusieurs analyses biostratigraphiques consacr6es aux Crino'ides et aux Brachiopodes (Le Menn 1970, 1985 ; Le Menn & Racheboeuf 1977) ; la base de la formation n'y est pas expos6e. La zonation &ablie pour les Crinoides (Le Menn 1985) et la distribution verticale des Brachiopo- des les plus caract6ristiques (Le Menn & Racheboeuf 1977 ; Gourvennec 1987), sont r6sum6es sur la figure 2.

Les niveaux F7 ~t F9 renferment une faune de grande taille, essentiellement constitu6e de Brachio- podes, et d6sign6e dans la litt6rature sous l'appella-

tion << faune des monstres >~ (Oehlert 1912 ; Renaud 1942). Cette faunizone est caract6ris6e notamment par l'abondance de Leptaenopyxis kerfornei RACHE- BOEUF, Loreleiella cf. dilatata (ROEMER), Vander- carnmenina trigeri (VERNEUIL), Meganteris cf. inor- t iara (d'ORBIGNY) et Rhenorensselaeria sp.

Darts une premiere approche (Le Menn & Rache- boeuf 1977), la limite Siegenien - Emsien avait 6t6 pla- c6e entre les niveaux F5 et F6 de la coupe de Seillou ; la pr6sence du genre Arduspirifer d6s le niveau F3 (Gourvennec 1987) plaide en faveur de la limite darts Fintervalle F3 (fig. 2).

DISTRIBUTION VERTICALE DES FAUNES DANS LA COUPE N. DE LA POINTE DE L'ARMORIQUE

Dans les falaises de la c6te nord de la Pointe de l'Armorique la Formation du Faou est affect6e de failles, de replis et elle est recoup6e par des filons de kersantites ; la portion de la coupe comprise entre Beg Nou Vras et Porz Stanven (fig. 1) est cependant suffi- samment bien expos6e pour permettre une reconstitu- tion de la colonne biostratigraphique (fig. 2). Des fau- nes abondantes y ont 6t6 recueillies sur une 6paisseur de 105 m reals, dans ce contexte structural, leur pr6- servation est souvent m6diocre. L'analyse biostrati- graphique r6v~te cependant une distribution des taxons globalement semblable ~ celle 6tablie dans la coupe de r6f6rence de la formation, ~ Seillou.

Ainsi, d~s la base de la Formation du Faou, mar- qu6e par un apport soudain de particules terrig~nes au-dessus du dernier banc calcaire de la Formation de l'Armorique (Plusquellec 1980), Uncinulus cf. subwil- soni est le Brachiopode le plus commun du banc 1 au banc 36; l'esp~ce est pr6sente sporadiquement jusqu'au banc 71. Pleurochonetes ? aulnensis a 6t6 reconnu du banc 15 au banc 83 inclus. Le genre Brachyspirifer est repr6sent6 par de nombreux sp6ci- mens entre les bancs 43 et 116, tandis que Hysterolites hystericus appara~t dans le banc 45. L'intervalle de temps correspondant aux bancs 42 h 45 montre une diversification rapide de la faune avec l'apparition dans cette coupe, des genres Platyorthis, Schizopho- ria, Acrospirifer, des Strophodontac6s et de nouveaux

Rhynchonellid6s parmi les Brachiopodes. Parmi les Crino'ides on note 6galement l'apparition de Laudo- nomphalus seillouensis (bancs 42 ~ 82) et L. minimus (bancs 43-44).

A l'exception du Chonetac6 Pleurochonetes ? aul- nensis, aucun des taxons pr6cit6s n'a ~t6 retrouv6 dans la portion de la coupe comprise entre les bancs 48 et 52. P. ? aulnensis y est associ6 ~t LeptaenopyMs ker- fornei, Leptostrophia explanata, Mauispirifer sp., Meganteris cf. inornata ; h des Tabul6s pleurodicty- formes et ~ des Crinoides : Seilloucrinus verneuili, Pentacauliscus montguyonensis. Toutes ces formes disparaissent d~s le banc 53, ~t l'exception du Chone- tac6 reconnu jusqu'au banc 83.

La partie sup6rieure de la coupe montre l'apparition successive des Chonetac6s Ctenochonetes aremoricen- sis (88?, 120 ~t 151) et Plebejochonetes buchoti (bancs 138 ~ 163). A partir du banc 166 s'observe la r6cur- rence des Tabul6s pleurodictyformes (166), de Leptos- trophia explanata (167), Leptaenopyxis kerfornei et Loreleiella cf. dilatata, qu'accompagnent Acrospiri- fer fallax (~ partir de 166) et Vandercammenina ove- tensium (168 et 169). Cette association est tout h fait semblable ~ celle des niveaux F7 ~ F9 de la coupe de Seillou et repr6sente donc ici la (~ faune des mons- tres >>, mais elle est 6galement comparable ~t celle des bancs 48 ~ 52 de la partie moyenne de la coupe 6tu- di6e.

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COUPE DE SEILLOU

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Seilloucrinu8 verneuili

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Laudonomphalu8 8eillouensis

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DE LA POINTE DE L'ARMORIQUE O

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Par analogie avec la coupe de r6f6rence, la limite Siegenien - Emsien se placerait sous le banc 107 (appa-

rition du Crino'ide Seilloucrinus verneuilO de la coupe nord de la Pointe de l'Armorique.

SIGNIFICATION DE LA FAUNE DES BANCS 48 A 52

Si la distribution verticale des Brachiopodes dans la coupe nord de la Pointe de l'Armorique est globale- ment tr6s semblable ~ ceUe 6tablie darts la coupe de r6f6rence (fig. 2), les niveaux 48 fi 52, situ6s dans la partie moyenne de la coupe, ont livr6 des esp~ces qui n'&aient jusque 1~ connues qu'tt la partie sup6rieure de la Formation du Faou et de ses homologues, dans la <~ faune des monstres >>. Cette association, remar- quable par la grande taille de la plupart de ses compo- sants, a 6t6 d6nomm6e ~< Biozone ~ Leptaenopyxis kerfornei >> (Racheboeuf 1976) et consid6r6e comme caract6ristique de l'Emsien inf6rieur 61ev6 dans le Massif Armoricain.

La pr6sence de Pleurochonetes ? aulnensis dans le banc 48, oh elle est associ6e ~t L. kerfornei et ~ Lore- leiella cf. dilatata, exclut l'6ventualit6 d'une r6p6tition tectonique des niveaux renfermant Ia <¢ faune des monstres >>, l'esp~ce aulnensis 6tant toujours res- treinte ~ la moiti6 inf6rieure de la Formation du Faou et de ses homologues (Racheboeuf 1981).

L'hypoth6se d'une apparition pr6coce des taxons de la << faune des monstres >> ne petit ~tre exclue h priori mais force est de constater qu'aucun de ceux-ci n'a 6t6 trouv6 dans l'intervalle compris entre les bancs 52 et 166 of 1 s'observe une succession d'esp6ces comparable fi celle des niveaux E7 h F6 de la coupe de Seillou (fig. 2).

Les fortes similitudes constat6es dans la composi- tion des associations fauniques des intervalles 48 - 52 et 166 - 168 de la coupe nord de la Pointe de l'Armori- que d'une part, et celle des niveaux F7 - F9 de la coupe de Seillou d'autre part, se retrouvent 6galement au niveau du s6diment.

En effet, dans ces trois localit6s comme dans d'autres de la Rade de Brest, la <~ faune des mons- tres >> se rencontre toujours dans un lithofaci6s riche

en oxydes de fer, souvent pulv6rulent car tr~s alt6r6 l'affleurement, indice d'une forte teneur initiale en carbonates. Ce caract~re le diff6rencie radicalement des autres niveaux fossilif~res de la Formation du Faou essentiellement constitu6s par des accumula- tions de fossiles tt la partie inf6rieure de bancs de gr~s

lamines obliques. Une corr61ation 6troite peut donc ~tre 6tablie entre la nature du s6diment et te d6velop- pement de la faune tt Leptaenopyxis kerfornei qui tra- duit ainsi d'importantes variations de I'environne- merit ; la taille exceptionnelle des coquiltes qui com- posent cette association en apporte un autre t6moi- gnage.

Les sp6cimens de Pleurochonetes ? aulnensis du banc 48 de la coupe nord de la Pointe de l'Armorique ne pr6sentent aucune modification de la coquille (en particulier pas d'accroissement de taille) ; l'aptitude de ces Brachiopodes tt vivre dans les environnements les plus vari6s sans que leur coquille enregistre de variation morphologique a d6jt~ 6t6 soulign6e (Rache- boeuf 1981).

La ~ faune des monstres >> appara~t donc inf6od6e au d6veloppement d'un milieu enrichi en carbonates : la notion de Biozone tt Leptaenopyxis kerfornei dolt donc ~tre remplacde par ceUe d'Ecozone ~ L. kerfor- nei. Outre l'esp~ce 6ponyrne, cette 6cozone comprend Loreleiella cf. dilatata, Rhenorensselaeria sp. et Meganteris cf. inornata parmi les Brachiopodes ; Seil- loucrinus verneuili parmi les Crinoides.

Au sommet de la premiere occurrence de l'Ecozone tt L. kerfornei dans la coupe nord de la Pointe de l'Armorique, la face sup6rieure du banc 52 a livr6 de grandes coquilles de Meganteris cf. inornata pr6ser- v6es en position de vie. Ce mode de fossilisation n'est pas exceptionnel dans la Formation du Faou; les caract6res taphonomiques et s6dimentologiques en apportent ici la preuve. Les coquilles sont serr6es les

Fig. 2 - - Distribution verticale des Crinoides d'apr~s Le Menn 1985, et des principaux Brachiopodes de la Formation du Faou dans ies cou- pes de Seiilou en Rosno~n (coupe de r~f~renee) et de la cbte nord de la Pointe de l'Armorique, et correlations propos~es. L'6cozone ~t Leptaenopyxis kerfornei est figur6e en hachures ; l'~toile d~signe l 'emplacement des Brachiopodes pr6serv6s en position de vie (voir figure 3).

Vertical zonation Of the crinoids according to Le Menn 1985, and of the most significant brachiopods form the Faou Formation, and suggested correlations between Seillou (type section) and the northern Pointe de l'Armorique sections. Hachured areas corres- pond to the vertical extension of the Leptaenopyxis kerfornei ecozone ; the star points out the bed with brachiopods in situ,

m 4 6 m

unes contre les autres, 16g~rement inclin6es et orien- t6es le crochet vers le bas (fig. 3). Leur remplissage calcitique montre des figures g6op6tales conformes avec une fossilisation in situ et eonfirment que certal- nes coquilles ont 6t6 16g~rement r6orient6es par des eourants (6tude F. Guillocheau). Le bane 52 est essen- tiellement constitu6, dans sa partie inf6rieure, par un sable bioclastique montrant des traces de remanie- ments (fragments de coquilles de brachiopodes) et des figures li6es ~t l'activit6 de la houle. La partie sup6- rieure du bane dans laquelle est enfouie la partie pos- t6rieure des coquilles, a une granulom6trie plus fine et montre des traces de bioturbation. Le bane 52 est sur- mont6 par un 6pais niveau de silt ; ce dernier, indice

du retour brutal de la s6dimentation terrig6ne, est probablement responsable ~ la fois de la mort des Brachiopodes et de leur pr6servation in situ.

La communaut6/ t Meganteris ne constitue pas un indicateur bathym6trique ; son installation au som- met du bane 52 t6moigne d 'un fort ralentissement (sinon d 'un afrO0 des apports d6tritiques et du taux de s6dimentation. Ceci est en parfait accord avec les observations montrant que les facteurs qui contr61ent la distribution de ee type d'organismes rh6nans sont essentieUement la r6partition des environnements eal- mes au niveau du fond, la texture et le classement du s6diment (Boucot 1975).

I 5 cm

Fig. 3 --Coquiiles de Meganteris cf. inornata pr6serv6es en pos i t ion de vue i la face sup6rieure du b a n e 52. A : relev6 en plan de l'assemblage de coquilles ; B : essai de reconstitution de la communaut6. Meganteris el. inornata :shelIs preserved in situ in bed 52. A : plan view of the shelly assemblage ; B : diagrammatic reconstruction of the community.

CONCLUSION

L'analyse biostratigraphique de la Formation du Faou dans la coupe nord de la Pointe de l 'Armorique r6vble une distribution verticale des faunes globale- merit semblable ~ eelle 6tablie dans la coupe de r6f6- rence. Elle conduit ~ placer la limite Siegenien - Emsien un peu eu-dessous du bane 107 de la coupe.

La d6couverte,/ t deux niveaux de la coupe nord de la Pointe de l 'Armorique de fossiles jusqu'ici res- treints ~ la faunizone dite << faune des monstres >>, ei consid6r6s comme caract6ristiques de l 'Emsien inf6- rieur, montre que ces taxons ne sont que des pal6o- bioindicateurs d 'environnement. Ainsi l 'Ecozone

4 7 w

Leptaenopyxis kerfornei, inf6od6e ~ des apports terri- g~nes enrichis en carbonates, peut-elle s'~tre d6velop- p6e pendant le Siegenien sup6rieur comme ~ l 'Emsien inf6rieur en fonction des variations de l 'environne- merit. Ces derni6res, associ6es /t la taille exception- nelle de la coquille de la plupart des composants de cette 6cozone, peuvent ~tre le reflet de variations bathym6triques ayant induit de nouvelles sources d ' appor t s6dimentaire e t /ou des variations de la tem- p6rature des eaux.

Par ailleurs, la pr6sence de Brachiopodes pr6serv6s en position de vie atteste de l'irr6gularit6 du r6gime hydrodynamique et du volume des apports terrig~nes pendant le d6p6t de la Format ion du Faou. Ces don- n6es soulignent les difficult6s de route entreprise bios- tratigraphique consacr6e aux d6p6ts terrig~nes de forte 6nergie qui caract6risent l ' intervalle Siegenien sup6rieur - Emsien inf6rieur darts l 'Ouest du Massif Armoricain.

RI~FI~RENCES B I B L I O G R A P H I Q U E S

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Manuscrit requ le 25.09.1987

Manuscrit d6finitif re~u le 30.10.1987