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P R E S E N C E DU MESSINIEN DANS LA V A L L E E DU R H O N E

par

Roland BALLESIO* et Jo~lle ARCHAMBAULT-GUEZOU**

R~sum~

D'apr~s les donn6es pal6ontologiques (moUusques et ostracodes) et stratigraphiques, les argiles fi Congeria rhoda- nica du bassin rhodanien sont d'~ge Messinien sup6rieur. Ce facies oligohalin t6moigne d'une transgression locale m6di- terran6enne apr~s la phase d'~rosion et d'alluvionnement grossier continental qui cut lieu durant le Messinien inf~rieur dans le bassin du Rh6ne.

Abstract

According to the paleontological (molluscs and ostracods) and stratigraphical data, the Congeria rhodanica clays are of Upper Messinian age. This oligohaline facies points outthe local transgression of mediterranean origin in the Rhone basin, following a Lower Messinian erosive episode with coarse subaerial partial valley inFfll.

Introduction

L~aistoire du bassin du Rh6ne est marquee au Miocene sup6rieur par une phase de glyptogen~se durant laquelle furent creus6es de profondes vall6es organis~es en un r~seau pr~figurant dans son trac6 le r6seau hydrographique actuel (1). Lots de la transgression qui suivit, ce syst~me fluviatile rut occup6 par un golfe d~coup~ (fig. 1) et les vall6es scell6es par les s~diments marins puis continentaux du cycle de remblaiement plioc~ne. Les couches plioc~nes sont ainsi emboit6es dans les terrains mioc~nes et tousles terrains ant6rieurs (fig. 2). Mais, avant la transgression plioc~ne, des s~di- ments continentaux s'&aient d6jfi acccumul~s, certains essentiellement conglom~ratiques (d~p6ts de l'Infra-Plioc~ne) d'autres argileux (argiles d'eau douce et argiles fi cong6ries). Ce sont ces d~p6ts, ant~rieurs aux assises marines plioc~nes, mais n6anmoins discordants sur les terrains mioc~nes, qui font l'objet de cet article.

* "Centre de Pal~ontologie stratigraphique et Pal~o~cologie" de l'Universit~ Claude-Bernard, associ6 au CNRS (LA 11), D~partement des Sciences de la Terre, 27 - 43 bd du 11 Novembre 1918, 69622 ViUeurbanne Cedex, France. ** Laboratoire de P~trologie s~dimentaire et Paleontologic, Universit~ Paris-Sud, Orsay, bat. 504, 91405 Orsay Cedex, France.

G6obios n ° 13, fasc.6 p. 935 - 940, 2 fig. Lyon, d6cembre 1980

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1) Les d6p6ts, leur nature et leurs relations avec ies terrains encaissants mioe6nes et plioe6nes.

a - D6p6ts d6tritiqnes contineutaux de rlnfra-Plioc6ne (1) Les uns sont fluviatiles et oceupent le fond des va116es pr6plioc6nes. Ils n'ont 6t6 que rarement mis en 6vidence

en raison de leur situation stratigraphique et topographique. Ce sont des poudingues dam la pattie amont du bassin du Rh6ne, tels ceux de la Galaure pr6s Hauterives et de Pierrelatte (sondage), passant/~ des graviers et des sables clans le Bas- Rh6ne (sondages). Les autres, ~ ~tominance br6chique, tapissent les flancs des vall6es pr6plioc~nes et sont des formations de pente (6boulis, glissements de terrain). Leur mode de gisement et leur situation stratigraphique vis ~ vis des couches plioc6nes font qu'ils apparaissent contre le substratum, en bordure des d6p6ts matins plioe6nes. Ils sont bien repr6sent6s en divers points du bassin du Rh6ne : vall6es de l'Eygues, de l'Ouv6ze, de la C6ze, de l'Eyrieux, gisement de Blayn pr6s Mont61imar (1 et 2), vall6e de la Durance (3). Ils forment parfois des unit6s s6dimentaires d'6paisseur consid6rable (100 m e t plus) et ils sont li6s souvent ~ des accidents structuraux ayant jou6 durant la phase tectonique rhodanienne (2).

Cailloutis et limons rouges du Luberon. Cette formation durancienne est c~16bre pour avoir livr6 une faune de grands mammif6res 6tudi6e par A. Gaudry (4). Tr6s sch6matiquement, elle correspond ~ un 6boulis fossile, issu du Luberon contre lequel il est adoss6, reposant sur des limons rouges. La faune de grands mammif6res provient des limons rouges. Par sa gen6se, la formation d6tritique du Luberon rappelle donc celle des d6p6ts de pente infra-plioc6nes. Comme ceux-ci elle est discordante sur les terrains mioc6nes, d6form6s ici en synclinal, dont die recouvre les diff6rents termes, du Burdigalien au Tortonien lacustre (5). Toutefois ses rapports g6om6triques avec ces terrains ne sont pas tout

far semblables ~ ceux des d6p6ts infra-plioc6nes, car sa surface de contact avec le substratum, peu accident6e, n'est que faiblement inclin6e vers la Durance, si bien que le prolongement de cette surface passe au-dessus de la plaine aUuviale r6cente de cette rivi6re (fig. 2). CeUe-ci est bord6e, entre Villelaure et Pertuis, par des plateaux coiff6s de conglom6rats polyg6niques d'origine torrentielle, attribu6s au Mioc6ne sup6rieur (5) et qui topographiquement peuvent se raccorder lat6ralement ~ la formation du Luberon. lls dominent le lit actuel de la rivi6re de 120 m environ en altitude relative, alors que les conglom6rats infra-plioc6nes, plaqu6s sur une surface d'6rosion ~ forte pente, plongent au-dessous du talweg des rivi6res actuelles : telle la br6che durancienne du Champeau signal6e par G. Clauzon (4). L'anciennet6 de la formation du Luberon est prouv6e par sa faune de grands mammif6res. Elle ne peut 6tre ni fini-plioc6ne, ni quaternaire. Sa raise en place, postdrieure aux d6p6ts tortoniens lacustres duranciens, eut lieu apr6s les premiers effets de la phase tectonique rhodanienne (5) qui d6forma les couches mioc6nes et apr6s la phase d'6rosion mod6r6e qui suivit. Par contre, e11e est ant6rieure ~ la phase d'6rosion lin6aire brutale qui creusa le r6seau de profondes vall6es pr6plioc6nes contre les flancs desquelles sont plaqu6s les d6p6ts infra-plioc6nes. Ainsi, elle pr6c~de dans le temps l'6pandage des d6p6ts infra-plioc6nes.

b- Argiles ~ cong6ries et argiles d'eau douce. Elles proviennent du colmatage de nappes d'eaux douces et oligohalines. Recouvertes par l'6paisse succession des

couches plioc6nes qui sont largement transgressives, elles ne sont mises ~ jour par l'6rosion que darts les aires sur61ev6es tectoniquement au Plioc6ne et au Quaternaire. Ce sont les affleurements fossilif6res des argiles ~ cong6ries de Th6ziers, Meynes, Saint-Marcel-d'Ard6che, de la vall6e du Lauzon et d'Allex qui ont livr6 une malacofaune et une ostracofaune de milieu oligohalin (voir plus loin). Au Nord d'Allex, les argiles ont 6t6 reconnues par sondages h Bourg-16s-Valence et Hauterives, mais il s'agit ici d'un milieu d'eau douce 6quivalent lat6ral des argiles h cong6ries.

2) Age des d6p6ts continentaux et des argiles ~ cong6ries.

Les conglom6rats infra-plioc6nes sont 6videmment post6rieurs aux termes les plus 61ev6s de la s6rie mioc6ne, en l'occurence les assises tortoniennes pr6serv6es de l'6rosion en divers secteurs de la vall6e du Rh6ne et les cailloutis et limons rouges du Luberon dans la vall6e de la Durance. Ceux-ci sont caract6ris6s par une faune de mammif6re dit d'fige pikermien (6). Ce terme, peu pr6cis dans sa signification, 6quivaut sensiblement au Turolien. I1 recouvre une p6riode de temps assez importante du Mioc6ne sup6rieur. Une pr6cision plus grande peut 6tre apport6e si 1'on prend en consid6ration le niveau fossilif6re d6couvert pr6s de Cucuron dans la partie inf6rieure des mames d'eau douce "Helix" ehristoli (7) sous-jacentes fi la formation d6tritique du Luberon. Ce niveau a livr6 des micromammif6res attri-

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Fig. 1 - Les formations messiniennes de la vall6e du Rh6ne. 1 : conglom6rats continentaux (d6p6ts de pente et alluvions fluviatiles) de l'Infra- Plioc~ne. 2 : argiles h cong6ries et argiles d'eau douce. NB : Dans la vall6e de la Durance, les croix indiquent la position des cailloutis et limons rouges du Luberon. Messinian deposits in the Rh6ne valley. 1 : Infra-Pliocene coarse subaerial deposits (slope and alluvial deposits). 2 : Congeria clays and fresh water clays. NB : The crosses in the Durance valley show the site of Luberon gravels and red •limes.

buables au Turolien moyen. Or un laps de temps non n6gligeable a dfi s'6couler pour que se d6pose toute l'6paisseur des marnes h "Helix" christoli puis les conglom6rats et limons rouges. Ceci rend done fort plausible l'opinion seton laquelle le creusement des vall6es pr6plioc~nes puis l'6pandage des conglom6rats infra-plioc6nes sont contemporains de la crise messinienne (1 ,3 et 8) qui cut lieu au Turolien sup6rieur.

Une confirmation de cette interpr6tation est apport6e par le biais de la g6omorphologie et de la radiochronologie (9). La coul6e basaltique du Coiron repose sur une surface d'aplanissement qui entame le rebord du Massif Central. Cette surface, d'altitude 61ev6e, est diss6qu6e par les vall6es fluviatiles environnantes et le massif du Coiron se pr6sente en inversion de relief par rapport ~ celles-ci. Son 6dification est done ant6rieure h leur creusement, y compris eelui de la vall6e de l'Eyrieux qui s'est effectu6 avant la transgression plioc6ne puisque le fond de cette vall6e contient des d6p6ts marins plioc~nes sous les alluvions quaternaires. Les derni6res 6missions basaltiques du Coiron sont vieil!es de 6,4 millions d'ann6es, d'apr~s les r6sultats obtenus par la m6thode potassium-argon (10). Le creusement des vall6es pr6plioc~nes, dont celle de l'Eyrieux est un exemple, est done post6rieur ~ eette date. Or les estimations r6eentes donnent un age de 6,3 millions d'ann6es pour la base du Messinien, ce qui place bien le creusement pr6plioc6ne dans la vall6e du Rh6ne durant cet 6pisode du Mioc6ne terminal.

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Fig. 2 - Repr6sentation synth6tique des d6p6ts messiniens du bassin rhodanien et de leurs relations avec le Plioc6ne, le Mioc6ne et le substratum ant6mioc6ne. IV : alluvions quatemaires - P : Plioc6ne - 1 & 2 : Messinien ; la, aUuvions fluviatiles ; lb , d6p6ts de pente ; 2, argiles saumfitres ~ cong6ries et argiles d'eau douce - M : Mioc6ne ; m4, caiUoutis et limons rouges du Luberon - F1 , gisement ~t mammif6res du Pikermien ; F2, niveau fossilif6re de Cucuron, ~ micromammif6res du Turolien moyen, situ6 ~ la base des marnes d 'eau douce tortoniennes hHelix christoli - C : basaltes du Coiron - S : substra- tum ant6mioc6ne (croix : cristallin et eristallophyllien ; traits obliques : s6dimentaire).

Synthetic representation of messinian deposits in the Rh6ne valley and connections of these ones with pliocene, miocene and antemiocene rocks. IV : quaternary deposi ts . P : Pliocene. 1 & 2 : Messinian ; la, alluvial deposits ; lb , slope deposits ;2, brackish clays with Congeria and fresh water days. M : Miocene ; m4, Luberon gravels and red limes. F1, Pikermian mammals bed ; F2, fossiliferous bed from Cucuron with middle Turolian micromammals, located at the bo t tom of tortonian fresh water marls with "Helix" christoli. C : Coiron basalts. S : antemiocene rocks (crosses : crista- line basement ; obliques lines : sedimentary rocks).

Les argiles ~t cong6ries et leur 6quivalent d'eau douce font suite aux d6p6ts continentaux infra-plioc6nes et sont ant6rieures aux couches marines qui appartiennent au Plioc6ne inf6rieur (Tabianien) (1). De ce fait, il est tentant de les situer aussi durant l'6pisode messinien. Mais comme les couches marines plioc6nes sont s6par6es des terrains mioc~nes par une lacune de s6dimentation, il est possible que les tout premiers niveaux tabianiens fassent d6faut dans le bassin rhodanien. Aussi ne peut-on exdure l'6ventualit6 que les argiles h cong6ries et leur 6quivalent d'eau douce se soient d6pos6s au d6but de la p6riode plioc6ne. L'6tude de la malacofaune et de l 'ostracofaune permet dor6navant de lever cette incertitude.

3) La faune des argiles ~ cong6ries

La malacofaune, de type saumfitre, se compose de Lametlibranches (Limnocardiidae et Dreissenidae) et de Gast6ropodes (Melanopsis matheroni MAY., Melania tournoueri FUCHS, Hydrobia congermana FONT., Theodoxus micans GAUD. et FISH.). Parmi les Limnocardiidae, ont 6t6 reconnus : Limnocardium partschi MAY., L. magdalensis FONT., Limnocardium sp., Prosodacna (diverses esp6ces), Pachydacna sp., Didacna (plusieurs formes car6n6es et non car6n6es dont D. bollenense MAY.), Macradacna sparsisulcata FONT., Pseudocatillus lectocis FONT., P. pratenue MAY.,

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Chartoconcha sp. (12). Quant aux Dreissenidae, les diff6rentes formes mentionn6es par les anciens auteurs ont 6t6 regroup6es en trois taxons distincts : l'esp6ce Congeria rhodanica FONT. appartenant au groupe Congeria subcarinata DESH. de la Parat6thys, Dreissena rostriformis DESH. var., tr6s frdquente et D. polymorpha PAL. vat., moins abondante (12 et 13).

Les caract6ristiques morphologiques de la malacofaune ont permis de ddmontrer leurs affmit6s avec les formes de la Paratdthys centrale et orientale. L'analogie, dont t6moignent les Dreissinidae et les Limnocardiidae des d6p6ts cong6ries, avec les faunes similaires de la Parat6thys, par la pr6sence des genresMacradacna, Pachydacna, Chartoconcha et les caract6ristiques de Congeria rhodanica, leur conf~re un ~ge pontien moyen et m~me cimm~rien selon l'~chelle stratigraphique de la Parat6thys.

Comme l'indique la position stratigraphique de ces gisements saumatres rhodaniens il semblerait que ces facies correspondent ~ ceux des bassins ~ salinit6 variable 6tablis sur les marges continentales m~diterran6ennes, tels qu'ils sont connus ~ l'~pisode messinien en M6diterran6e. En effet, cette malacofaune a 6t6 reconnue en divers points de la M~diter- range occidentale, essentiellement dans la province septentrionale et dans des niveaux dat6s du Messinien : A16ria en Corse (France) (14 et 15), r6gion de Barcelone (16 et 17) et bassin d'Almeria (18, 19 et 20) en Espagne , Pi6mont, Romagne, Marche, Abruzzes, Toscane en Italie (21, 22, 23 et 24). Tous ces niveaux of 1 la faune pr6sente un cachet tout ~ fait identique ~ celui des Lamellibranches et Gast~ropodes de la vall6e du Rh6ne, sont dat6s du Messinien sup~rieur (Corse, Italie) par un ensemble de crit~res lithologiques et biostratigraphiques : ceux-ci sont compl~mentaires de l'analyse malacologique bas~e sur les affinit6s parat~thysiennes des fossiles recueillis.

Les correlations ~tablies sur les malacofaunes sont en tout point confirm~es par l'analyse de l'ostracofaune. En effet, l'6tude de G. Carbonnel (25) sur le gisement des Anlavaux (vall~e du Lauzon) r6v~le l'existence d'un biotope oligohalin de faible profondeur ; puis les d6terminations de M. Vekua in J. Archambault-Gu~zou (13) corrobor~es par les travaux de N. Krstic (26 et 27) montrent les affinit6s euxiniques de la faune rhodanienne d'ostracodes. Elles indiquent en outre une corr61ation probable du facies ~ congeries avec le Pontien de la Parat6thys, bas6e sur certaines formes (Loxoconcha d]affarovi SCHN., Tyrrhenocythere pontica (LIV), Cythera pyrama SCHN.) connues dans le Messinien sup6rieur d'Italie. G. Carbonnel (28 et 29) 6tablit d~finitivement l'existence, en divers points de la M~diterran6e de la zone/t Loxoconcha d]affarovi caract6ris6e par les genres Loxoconcha (dont L. dfaffarovi SCHN. et L. eichwaMi LIV.), Tyrrhenocythere [ T. pontica (LIV.), T. ruggierii (DEV.)], Maeotocythere, Cyprideis, Caspiolla, Leptocythere, Amni- cythere, etc.

L'auteur reconnaR la pr6sence d'une migration venant de la Parat~thys, entre le toit de la zone N17 et la base de la zone N18.

I1 s'av~re donc que les faunes des formations argileuses saum~tres ~ cong6ries de la vall6e du Rh6ne sont 6troite- ment li~es aux formes de la Parat~thys. Ceci suppose l'~tablissement de relations entre la Parat6thys et la M~diterran~e occidentale qui a privil6gi6 l'extension des aires de r~partition d'esp~ces euxiniques vers le domaine m~diterran~en. Les arguments pal6ontologiques permettent d'6tablir une correlation, pour les niveaux 6tudi~s, entre le Messinien sup6rieur et le Pontien.

Conclusion

L'~pisode messinien a ~t6 marqu~ dans le bassin du Rh6ne par une phase ~rosive intense et rapide durant laquelle se sont mises en place des formations conglom~ratiques dont la gen~se est li6e, pro-parte, aux mouvements tectoniques de la phase rhodanienne. A cette phase de glyptogen~se fait suite un colmatage tranquiUe dans des plans d'eaux douces ou oligohalines peupl~es par une faune d'affinit~ parat6thysienne. Cette parent6 entre les deux bassins sugg~re des con- nections d'Est en Ouest qui furent de dur6e limit~e (Messinien sup6rieur) et d'extension g~ographique restreinte (M~di- terran~e occidentale, bordure nord) pouvant correspondre /L une transgression locale de la M~diterran6e. L'~volution du bassin du Rh6ne au Miocene terminal souligne l'originalit~ des comportements g6odynamiques des divers secteurs de la M~diterran6e au Messinien.

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R6f6rences bibliographiques

(1) BALLESIO R. -Docum. Lab. G~ol. Fac. Sci. Lyon, 53, 1973, 333 p. (2) BALLESIO R. & TRUC G. -Docum. Lab. G6ol. Fac. Sci. Lyon, 72, 1978, p. 71 - 77. (3) CLAUZON G. - C.R. Acad. Sci., Pads, 273, D, 1972, p. 1963 - 1966. (4) GAUDRY A. - S a v y ~dit., Pads, 1873, 189 p. (5) DEMARCQ G. -M~m. Bur. Rech. gdol. min., Pads, 61, 1970, 257 p. (6) GUERIN C. & MEIN P. - Docum. Lab. G~ol. Univ. Lyon, h. s6r., I, 1971, p. 131 - 170. (7) BALLESIO R., CARBONNEL G., MEIN P. & TRUC G. - G~obios, Lyon, 12, 3, 1979, p. 467 - 471. (8) CLAUZON G. - 9~me Congr. intern. S~dimentologie, Nice, I, 1975, p. 41 - 47. (9) En tours de publication avec C. Comet et Y. Gourinard. (10) BANDET Y., DONVILLE B. & GOURINARD Y. - C.R. Acad. Sci., Pads, D, 278, 1974, p. 2869 - 2872. (11) ARCHAMBAULT J. & BALLESIO R. - Region. Comm. Mediter. Neogene Stratigr., Proceed.6~me Congr.,Bratis- lava, I, 1975, p. 349- 352. (12) ARCHAMBAULT-GUEZOU J. -Bul l . Soc. gdol. France, Pads, (7), 18, 5, 1976, p. 1267 - 1276. (13) ARCHAMBAULT-GUEZOU J. - Th~se Univ. Paris-Sud, Orsay, 1976, 359 p. dactyl. (in6dit). (14) MAGNE J., ORSZAG-SPERBER F. & PILOT M.D. - C.R. Acad. ScL, Pads, D., 280, 1975, p. 247 - 250. (15) ORSZAG-SPERBER F. - Th~se Univ. Paris-Sud, Orsay, 1978, 328 p. dactyl. (in6dit). (16) GILLET S. & VICENTE J. - Notas y Comm. lnst. Geol. y Min. Espagna, Madrid, 63, 1961, p. 253 - 292. (17) GILLET S. -Mem. Comm. Inst. J. Almeralvestig. Geol., Barcelona, 2, 1, 1965, p. 3 - 83. (18) IACCARINO S., MORLOTTI E., PAPANI G., PELOSIO G. & RAFFI S. - Ateneo Parmense, Acta nat. Ital., Parme, 11, 1975, p. 237 - 313. (19) MONTENAT C. - D o c u m . Lab. G~ol. Fac. ScL Lyon, 69, 1977, 345 p. (20) MONTENAT C. & OTT d'ESTEVOU P. - C.R. somm. Soc. g~ol. France, Pads, 4, 1977, p. 209 - 211. (21) DROOGER C.W. - Geodynamics scientific report, 7, coll. Utrecht, 1973, 272 p. (22) STURANI C. -Mem. Soc. geol. Ital., Palermo, 16, 1976, p. 11 - 25. (23) BOSSIO A., ESTEBAN M., GIANNELLI M., LONGINELLI A., MAZZANTI R., MAZZEI R., RICCILUCCHI F. & SABATORINI G. -Messinian Seminar 4, Rome, 1978, Livret-guide excursion, 88 p. dactyl. (24) BELLEGAMBA M. - Ateneo Parmense, Acta nat., Ital., Parme, 14, 1978, p. 207 - 222. (25) CARBONNEL G. -Docum . Lab. G~ol. Fac. Sci. Lyon, 38, 1969, 469 p. (26) KRSTIC N. - 5~me Congr. Ndogkne M~diter., Lyon, 1971, M6m. Bur. Rech. g6ol. min., 78, 1974, p. 459 - 467. (27) KRSTIC N. - 6~me Cong. regional Comm. Mediter. Neogene Stratigr., Brastilava, 1, 1975, p. 325 - 330. (28) CARBONNEL G. - Rev. Micropal., Paris, 21,3, 1978, p. 106 - 118. (29) CARBONNEL G. - 5bme S~minaire sur le Messinien, Chypre, 1979, PIGC 117, r6sum6s des communications.