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Chapitre B2c Restes végétaux macroscopiques des sédiments du Campanien-Maastrichtien de Tercis les Bains
The Campanian-Maastrichtian Boundary G. S. Odin (editor) 2001 Elsevier Science B.V.
CHAPITRE B2c
Restes vegetaux macroscopiques des sediments du Campanien-Maastrichtien de Tercis les Bains F. Baudin, G. S. Odin, J. Duperon & M. Duperon
Summary Organic matter and plant remains from the Cretaceous succession at Tercis les Bains have been investigated. Plant remains are scarce; however, small (several mm to few cm) black remains were found at several levels. Their vegetal nature can be identified using microscopic observation which shows the preserved initial structure. The largest remains are present at the top of the d'Avezac Unit where they are associated with carbonate tubes of worm-like animals. Rock-Eval analysis has shown that these large organic remains result from burnt plants brought to the sea following a forest fire. Most pieces of well-preserved specimens seem to pertain to conifers. One probable Podocarpaceae has also been found; members of this family were only known from China up to now. 1. Introduction Lors de la recolte d'echantillons sedimentaires ou paleontologiques dans le site de Tercis les Bains, des debris charbonneux ont ete rencontres. Les restes de plantes ne sont pas communs dans les sediments marins de Tercis. II arrive pourtant qu'on en observe en brisant les roches. Ce sont generalement des morceaux de petite taille, quelques mm, rarement de I'ordre du cm, de forme generalement anguleuse. La couleur, 1'aspect et la consistance rappellent ceux du charbon de bois. La loupe revele des structures ligneuses. Des morceaux charbonneux ont ete recoltes aux cotes II 15,4; II 31,4; II 97,3; V 126; IV 161,5 c'est-a-dire
disperses dans toute la coupe principale. Aucune distribution significative ne pent etre proposee avec le peu de prelevements realises jusqu'ici. Le seul ensemble important de restes organiques d'aspect charbonneux decouvert jusqu'ici se trouve entre les paliers 0 et I sur le mur nord, 2 m sous rapparition des premiers silex gris (cote 98,0). lis sont associes a des tubes calcaires decimetriques ecrases par la compaction. Ces debris noirs sont tendres, friables et deviennent pulverulents par simple pression. La pyrite est aussi associee a ces restes. Cette contribution rassemble les informations obtenues sur ces debris. On a procede a 1'analyse geochimique de la matiere organique par pyrolyse Rock-Eval pour tenter de caracteriser ces restes. Ceci a permis de reconstituer un evenement (incendie forestier) qui s'est deroule il y a environ 75 Ma sur les bords du bassin situe au Nord des Pyrenees. 2. Etude geochimique du carbone organique Trois echantillons de roche ont ete analyses par pyrolyse Rock-Eval (Espitalie et al., 1985-86; Baudin & Herbin, 1989). Cette technique consiste a chauffer environ 100 mg de roche broyee entre 300 et 600°C, avec un accroissement de temperature programme. Ceci permet de determiner quantitativement les hydrocarbures fibres et pyrolysables contenus dans I'echantillon, le C02 issu du craquage et de I'oxydation de la matiere organique ainsi que le carbone organique total (COT en%). En
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outre, au cours de la pyrolyse, on mesure la temperature correspondant au maximum de production d'hydrocarbures. Notee Tmax, cette temperature est un indicateur de la maturation de la matiere organique. En effet, lorsque I'etat de maturation des matieres organiques augmente, un accroissement univoque des valeurs de Tmax, a ete demontre (Espitalie, 1986). Les echantillons etudies ici (II 90,2, II 97,7 et I 98,0) ont ete choisis pour tenter de comprendre I'accumulation de la cote I 98,0 en comparant la matiere organique des debris macroscopiques avec celle de la matrice de la roche immediatement voisine. Le sediment est constitue de calcaires gris, legerement argileux. Pour le niveau 98, on a analyse a la fois la matrice et les restes organiques. Les teneurs en carbone organique des calcaires sont tres faibles (0,1% COT) alors que les debris charbonneux presentent des teneurs atteignant 32% COT. II existe une difference significative entre les Tmax de la matrice du sediment et celle des debris: de I'ordre de 421°C pour la matrice et de I'ordre de 471°C pour les debris qui denotent ainsi une maturation bien superieure. Cette difference de 50°C entre la matrice et les debris charbonneux au sein d'un meme niveau est inhabituelle et ne pent s'expliquer que par une difference de maturation thermique deja acquise au moment du depot par certains fragments organiques. II est vraisemblable que les debris charbonneux correspondent a des restes de vegetaux calcines avant depot. Ces restes, dont la combustion n'a pas ete complete, resulteraient d'un incendie dans une atmosphere appauvrie en oxygene apres que I'eau et les composes volatils aient ete expulses. Leur bon etat de preservation est du au fait que les tissus carbonises sont plus resistants aux attaques microbiennes (Scott, 1989; Sander & Gee, 1990; Jones & Chaloner, 1991; Scott & Jones, 1991; Jones et al., 1993) et moins biodegradables mais aussi aux conditions de depot en milieu dysoxique ou anoxique que Ton peut deduire de la presence conjointe de pyrite. L'hypothese d'un incendie est en accord avec des Tmax de 470°C pour les restes charbonneux alors que le faible residu organique autochtone de la matrice argilo-carbonatee presente une maturation nettement inferieure.
3. Elements d'identification des restes vegetaux Les echantillons provenant des niveaux cotes II 15,4, II 97,5 et IV 161,5 contiennent soit en empreinte, soit en volume, quelques fragments de bois carbonises, tres fragiles, de quelques millimetres. Tous ces bois sont de structure homoxylee et appartiennent a un ou des Coniferes dont on ne peut preciser davantage la systematique. Un fragment provenant de la cote V 126 est assez compact, long d'environ 3 cm. Sa relative coherence a permis de faire une etude plus approfondie par depelliculation (methode du peel: impression de la structure cellulaire sur film d'acetate de cellulose). II s'agit d'un bois de Conifere a ponctuations radiales a tendance abietineenne, presentant dans chaque champ de croisement une - parfois deux - grosse(s) ponctuation(s) de type oopore a oculipore legerement areole. Une telle structure evoque celle rencontree dans des bois de la famille des Podocarpaceae, comme dans le genre actuel Dacrydium. L'echantillon de la cote I 98 renferme aussi des morceaux charbonneux tres fragiles. L'observation ne peut se faire que partiellement et sur dilacerations (on ecrase de petits fragments entre lame et lamelle dans une goutte d'eau). Les elements cellulaires sont bien sur brises mais on a pu y reconnaitre des elements de vaisseaux d'environ 45 juim de diametre presentant des perforations scalariformes et, sur les parois longitudinales, des ponctuations legerement areolees, plus ou moins allongees transversalement, souvent de type scalariforme. Cet aspect evoque un Angiosperme Dicotyledone de type primitif mais on ne peut pas exclure une appartenance a certaines Fougeres. Le manque de cohesion de l'echantillon ne permettant pas relaboration de lames minces, on ne peut savoir s'il s'agit de xyleme secondaire (Angiosperme Dicotyledone) ou primaire (Fougere). 4. Conclusions Les restes organiques de plantes macroscopiques sont peu communs dans les sediments de Tercis. Le seul ensemble assez important peut encore etre observe sur la parol, associe a des tubes calcaires ayant probablement abrite des Vers. Les elements
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de charbon de bois fossile etudies par une approche geochimique temoignent d'un feu de foret comprenant au moins des Coniferes qui survint a proximite du bassin de sedimentation des calcaires du Campanien de Tercis les Bains. Un ensemble de debris brules a ete porte a la mer probablement lors d'un orage suivant ou accompagnant le feu de foret. Les restes, derivant dans le bassin quelque temps ont permis a des Vers de s'implanter sur ce radeau; leur poids augmentant avec le developpement des Vers, r ensemble a sombre et a ete preserve dans le
milieu reducteur cree par I'abondance de matiere organique denotee par la presence locale de pyrite. (Redige: Janvier 1995; revise: Mai 1995) Remerciements Les recoltes d'echantillons ont ete realisees dans la carriere des Ciments frangais avec I'aimable autorisation des proprietaires. M. A. Lamaurelle a bien voulu relire ce chapitre ce dont nous lui sommes reconnaissants.
CHAPITRE B2c
Restes vegetaux macroscopiques des sediments du Campanien-Maastrichtien de Tercis les Bains F. Baudin, G. S. Odin, J. Duperon & M. Duperon
Summary Organic matter and plant remains from the Cretaceous succession at Tercis les Bains have been investigated. Plant remains are scarce; however, small (several mm to few cm) black remains were found at several levels. Their vegetal nature can be identified using microscopic observation which shows the preserved initial structure. The largest remains are present at the top of the d'Avezac Unit where they are associated with carbonate tubes of worm-like animals. Rock-Eval analysis has shown that these large organic remains result from burnt plants brought to the sea following a forest fire. Most pieces of well-preserved specimens seem to pertain to conifers. One probable Podocarpaceae has also been found; members of this family were only known from China up to now. 1. Introduction Lors de la recolte d'echantillons sedimentaires ou paleontologiques dans le site de Tercis les Bains, des debris charbonneux ont ete rencontres. Les restes de plantes ne sont pas communs dans les sediments marins de Tercis. II arrive pourtant qu'on en observe en brisant les roches. Ce sont generalement des morceaux de petite taille, quelques mm, rarement de I'ordre du cm, de forme generalement anguleuse. La couleur, 1'aspect et la consistance rappellent ceux du charbon de bois. La loupe revele des structures ligneuses. Des morceaux charbonneux ont ete recoltes aux cotes II 15,4; II 31,4; II 97,3; V 126; IV 161,5 c'est-a-dire
disperses dans toute la coupe principale. Aucune distribution significative ne pent etre proposee avec le peu de prelevements realises jusqu'ici. Le seul ensemble important de restes organiques d'aspect charbonneux decouvert jusqu'ici se trouve entre les paliers 0 et I sur le mur nord, 2 m sous rapparition des premiers silex gris (cote 98,0). lis sont associes a des tubes calcaires decimetriques ecrases par la compaction. Ces debris noirs sont tendres, friables et deviennent pulverulents par simple pression. La pyrite est aussi associee a ces restes. Cette contribution rassemble les informations obtenues sur ces debris. On a procede a 1'analyse geochimique de la matiere organique par pyrolyse Rock-Eval pour tenter de caracteriser ces restes. Ceci a permis de reconstituer un evenement (incendie forestier) qui s'est deroule il y a environ 75 Ma sur les bords du bassin situe au Nord des Pyrenees. 2. Etude geochimique du carbone organique Trois echantillons de roche ont ete analyses par pyrolyse Rock-Eval (Espitalie et al., 1985-86; Baudin & Herbin, 1989). Cette technique consiste a chauffer environ 100 mg de roche broyee entre 300 et 600°C, avec un accroissement de temperature programme. Ceci permet de determiner quantitativement les hydrocarbures fibres et pyrolysables contenus dans I'echantillon, le C02 issu du craquage et de I'oxydation de la matiere organique ainsi que le carbone organique total (COT en%). En
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outre, au cours de la pyrolyse, on mesure la temperature correspondant au maximum de production d'hydrocarbures. Notee Tmax, cette temperature est un indicateur de la maturation de la matiere organique. En effet, lorsque I'etat de maturation des matieres organiques augmente, un accroissement univoque des valeurs de Tmax, a ete demontre (Espitalie, 1986). Les echantillons etudies ici (II 90,2, II 97,7 et I 98,0) ont ete choisis pour tenter de comprendre I'accumulation de la cote I 98,0 en comparant la matiere organique des debris macroscopiques avec celle de la matrice de la roche immediatement voisine. Le sediment est constitue de calcaires gris, legerement argileux. Pour le niveau 98, on a analyse a la fois la matrice et les restes organiques. Les teneurs en carbone organique des calcaires sont tres faibles (0,1% COT) alors que les debris charbonneux presentent des teneurs atteignant 32% COT. II existe une difference significative entre les Tmax de la matrice du sediment et celle des debris: de I'ordre de 421°C pour la matrice et de I'ordre de 471°C pour les debris qui denotent ainsi une maturation bien superieure. Cette difference de 50°C entre la matrice et les debris charbonneux au sein d'un meme niveau est inhabituelle et ne pent s'expliquer que par une difference de maturation thermique deja acquise au moment du depot par certains fragments organiques. II est vraisemblable que les debris charbonneux correspondent a des restes de vegetaux calcines avant depot. Ces restes, dont la combustion n'a pas ete complete, resulteraient d'un incendie dans une atmosphere appauvrie en oxygene apres que I'eau et les composes volatils aient ete expulses. Leur bon etat de preservation est du au fait que les tissus carbonises sont plus resistants aux attaques microbiennes (Scott, 1989; Sander & Gee, 1990; Jones & Chaloner, 1991; Scott & Jones, 1991; Jones et al., 1993) et moins biodegradables mais aussi aux conditions de depot en milieu dysoxique ou anoxique que Ton peut deduire de la presence conjointe de pyrite. L'hypothese d'un incendie est en accord avec des Tmax de 470°C pour les restes charbonneux alors que le faible residu organique autochtone de la matrice argilo-carbonatee presente une maturation nettement inferieure.
3. Elements d'identification des restes vegetaux Les echantillons provenant des niveaux cotes II 15,4, II 97,5 et IV 161,5 contiennent soit en empreinte, soit en volume, quelques fragments de bois carbonises, tres fragiles, de quelques millimetres. Tous ces bois sont de structure homoxylee et appartiennent a un ou des Coniferes dont on ne peut preciser davantage la systematique. Un fragment provenant de la cote V 126 est assez compact, long d'environ 3 cm. Sa relative coherence a permis de faire une etude plus approfondie par depelliculation (methode du peel: impression de la structure cellulaire sur film d'acetate de cellulose). II s'agit d'un bois de Conifere a ponctuations radiales a tendance abietineenne, presentant dans chaque champ de croisement une - parfois deux - grosse(s) ponctuation(s) de type oopore a oculipore legerement areole. Une telle structure evoque celle rencontree dans des bois de la famille des Podocarpaceae, comme dans le genre actuel Dacrydium. L'echantillon de la cote I 98 renferme aussi des morceaux charbonneux tres fragiles. L'observation ne peut se faire que partiellement et sur dilacerations (on ecrase de petits fragments entre lame et lamelle dans une goutte d'eau). Les elements cellulaires sont bien sur brises mais on a pu y reconnaitre des elements de vaisseaux d'environ 45 juim de diametre presentant des perforations scalariformes et, sur les parois longitudinales, des ponctuations legerement areolees, plus ou moins allongees transversalement, souvent de type scalariforme. Cet aspect evoque un Angiosperme Dicotyledone de type primitif mais on ne peut pas exclure une appartenance a certaines Fougeres. Le manque de cohesion de l'echantillon ne permettant pas relaboration de lames minces, on ne peut savoir s'il s'agit de xyleme secondaire (Angiosperme Dicotyledone) ou primaire (Fougere). 4. Conclusions Les restes organiques de plantes macroscopiques sont peu communs dans les sediments de Tercis. Le seul ensemble assez important peut encore etre observe sur la parol, associe a des tubes calcaires ayant probablement abrite des Vers. Les elements
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de charbon de bois fossile etudies par une approche geochimique temoignent d'un feu de foret comprenant au moins des Coniferes qui survint a proximite du bassin de sedimentation des calcaires du Campanien de Tercis les Bains. Un ensemble de debris brules a ete porte a la mer probablement lors d'un orage suivant ou accompagnant le feu de foret. Les restes, derivant dans le bassin quelque temps ont permis a des Vers de s'implanter sur ce radeau; leur poids augmentant avec le developpement des Vers, r ensemble a sombre et a ete preserve dans le
milieu reducteur cree par I'abondance de matiere organique denotee par la presence locale de pyrite. (Redige: Janvier 1995; revise: Mai 1995) Remerciements Les recoltes d'echantillons ont ete realisees dans la carriere des Ciments frangais avec I'aimable autorisation des proprietaires. M. A. Lamaurelle a bien voulu relire ce chapitre ce dont nous lui sommes reconnaissants.