Déductions paléoclimatiques d'une comparaison entre les assemblagesde miospores du Dévonien moyen et supérieur de Libye et du Brésil

DI~DUCTIONSPALI~OCLIMATIQUESD'UNECOMPARAISONENTRELES ASSEMBLAGES DE MIOSPORESDU DI]VONIENMOYENET SUPI~RIEURDE LIBYEET DU BRI~SIL

par STANISLASLOBOZIAK*,MAURICESTREEL** & MARIAIDA DE ALMEIDA-BURJACK***

R~SUM~.

ABSTRACT

De la comparaison entre des assemblages de miospores d'iige Giv6tlen-Frasnien de deux sondages r~alis~s en Llbye et au Br~sil dans des r~gions respectivement pal~o-subtropicale et pal~o-polalre, les auteurs concluent, pour cette ~poque, ~ une certaine uniformit~ de la v~g~tation et par consequent du climat. Cette uniformit~ s' accentue du Giv~tien au Frasnien.

The comparison between Givetian-Frasnian miospore assemblages from two boreholes in Libya and Brazil, representing palaeo-subtropical to palaeo-polar regions respectively, allows us to deduce that a rather uniform vegetation and climate prevailed at that time. This uniformity increases from Givetian to Frasnian.

MOTS-CLF.S: MIOSPORES,PAL~OCLIMAT,D~VONIEN,LIBYE,BRI~SIL,GONDWANA. KEY-WORDS : MIOSPORES,PALAEOCLIMATE, DEVONIAN,LIBYA,BRAZIL,GONDWANA.

INTRODUCTION Cette 6tude comparative, par miospores, fait suite ~t l'inventaire palynologique r~cent de deux sondages effectu~s dans deux bassins d'aires g~ographiques du Continent du Gondwana distlnctes et relativement dloign~es, l'Afrique du Nord (Loboziak & Streel 1989) et le Br6sil (Loboziak, Streel & Burjack 1988).

cas. Elle a permis une btozonation d~mill~e et une datation precise par comparaison avec les r~sultats connus dans les bassins du Continent des Vieux Gr~s Rouges (Richardson & Mc Gregor 1986) et plus particull~rement clans les r~gions ardenno-rh~nanes (Streel et altt 1987).

Les assemblages de miospores reconnues darts ces deux sondages se sont averts riches, varies et clans un excellent ~tat de conservation. Une distribution stratigraphique des taxons consid~r~s comme les plus significatifs a 6t~ r~alis~e dans les deux

11 n'est pas fr6quent que des analyses palynologlques de r~glons aussi dlstantes l'une de l'autre soient menses par les m~mes auteurs, c'est-it-dire avec un concept syst~matique uniforme, d'oi~ l'int~r~t particulier de ce travail.

* Laboratoirede Pal6obotanlqueet Blostratigraphiedu Pal~ozoi'que(GRECO7 du CNRS),Universit~des Scienceset Techniquesde LilleFlandresArtois,59655Vllleneuve d'AscqCedex(France). . .~ ** Laboratoirede Pal~botaniqueet Pal6opalynologie,Universit~de l'Etat,7 placedu XXAofit,B-4000Liege(Belgique). *** Departamentode Geologia,Univer~idadeFederalde Ooias,C.Postal 131,Ooi~nla-Goia.*(BrOil).

Geoblos, n o 22, fast. 2

p. 247-251, 3 fig.

Lyon, avril 1989

- 248 -

GI~NI~RALITES Le sondage A1-69 a St6 rSalis4 en 1959 par Shell dans la partie libyenne du bassin de Ghadam~s. Son analyse palynologique a ports sur 33 dchantillons rSpartis entre les profondeurs 2103 et 650 ft. Un $.ge Emsien ~t Frasnien supSrieur lui a sits attribu6 (Loboziak & Streel 1989, fig. 2). Le sondage RSP-I a 6tS rSalis6 par Docegeo darts le bassin du Paran~,, au Sud de l'Etat de Mato Grosso, BrSsil. Les 36 4chantiUons inventoriSs, rSpartis entre les profondeurs 358,60 et 11,00 m, int4ressent la Formation de Ponta Grossa. lls ont 4tS dat4s Eifelien supSrieur ~. Frasnien supSrieur (Loboziak, 8treel & Burjack 1988, tabl. i).

zone d'intervalle ~t Geminospore lemurata (BALME) PLAWORD, 1983) ~t la zone d'Oppel IV (*) ( = GivStien - Frasnien supSrieur) dquivalent de la palynozonation des bassins ardenno-rhSnans (Streel et alii 1987). L'dchantillonnage a cependant sits plus serfs dans RSP-1 que dans A1-69 off des sSquences de rSelle importance n'ont fait l'objet d'aucun prdl~vement.

* La zone iV a 6t6 ddfinie dans le Boulonnais (Loboziak &Stred in Brice et alii 1981 ; Loboziak & Streel 1981 ; Loboziak, Streel & Vanguestaine 1983. E~ie

se camct&ise par une succession d'apparitions d'esp~ces dans un intervaHe s& dimentaire assez court, aucurle appellation ne lui a 6t6 donn6e jusqtl'~, pr6sent,

ges deux sondages sont ici localisSs sur la figure 1 qui reprSsente la reconstitution palSogSographique au DSvonien moyen d'apr~.s Heckel & Witzke 1979. Dans les deux cas, les roches StudiSes correspondent/t des sddiments "acaract~res marins c6tiers (prdsence d'acritarches). Avant tout il est important d'insister sur le fait que l'analyse de ces deux sondages a StS effectu6e d'une fagon tout "3.fait similaire. En particulier le choix des taxons pris en compte dans les tableaux de distribution (52 taxons dans A1-69 et 59 taxons dans RSPq) a StS guidS par les m~.mes crithres, c' est-it-dire des caracti~res de dStermination bien Stablis et 6vidents et une extension stratigraphique connue et contr614e ailleurs par des faunes marines. Bien entendu, nous nous intSresserons seulement ~. l'intervalle stratigraphique commun aux deux sondages, ~. savoir de la zone AD Lena (zone d'Oppel acantbomammilIatus-devonicus,

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Fig. 1 - Situation g6ographique des deux sondages. Reconstitution pal6og6ographique d'apr~s Heckd & Witzke 1979. Localization ofthe boreholes. Palaeogeogmphical reconstruction.

DISTRIBUTION STRKrIGRAPHIQUE ET RI~GIONALE DES TAXONS Dans l'intervatle commun bien 6chantillonnd qui correspond approximativement au GivStien, on remarque que : trois esp~ces reconnues au Paran~ n'ont pas St6 vues ~. Ghadam~s. II s 'agit de Craspediaporaparanaenais LOB., STR. & BUR., 1988, Cbelinosporaparavermiculata LOB., STR. & BUR., 1988 et Gramlispora mamillata OWENS,1971. Les deux premi&es de ces esp~ces sont propres au bassin du ParaM, alors que la troisi~me est aussi connue sur le Continent des Vieux Gres Rouges ; -

trois autres esp~ces vues dans le bassin de 6hadam~s et communes 6galement an Continent des Vieux Gr~s Rouges ne figurent pas dans le bassin du ParaM. Il s 'agit de C-randispora naumovii (KEDO) Mc GREGOR, 1973, Rbabdosporites minutus TIWAR1et SCHAARSCHMIDT, 1975 et Hystricosporites mitratus AL. LEN,1965. -

Quatre esp~ces propres au bassin du ParaM font leur apparition dans le Frasnien : Acinosporites eumammilla[us Lob., STR. & BUR., 1988, Grandiapora tabulata LOB., S'rR. & BUR., 1988, Grandiapora daemonii LoB., STR. & BUR., 1988 et Geminosporapiliformis LOB., STR. & BUR., 1988. 11 faut toutefois rappeler que le Frasnien a dr6 trhs peu 4chantillonnS dans ie bassin de Ghadam~s.

La figure 2 donne l'extension des esp~ces qui apparaissent dans l'intervalle commun considdr6, dans l'ordre de succession te[ qu'il se prdsente dans RSP-1. i1 s'agit d'esphces connues dans le Continent des Vieux Gr~s Rouges, exception faite pour Grandispora libyensis MOREAU-BENoI%1980 et Lophozonotri[etes bouckaertii LOB.& STR., 1989 notdes jusqu'ici, avec certitude, seulement sur le Continent Gondwanien.

- 249A1-6g

RSP-1

Nous constatons que les esp&ces-guides, c'est-~.-dire celles dont les debuts de biozone dEfinissent les bases de la zone d'intervalle AD Lem (Geminospora lemurata (BAtMe) PtAYVOim, 1983) et des zones d'Oppel TA (Samariaporites triangulattts ALLEN,1965), TCo (Chelinospora concinna ALLEN,1965) et BM (Lophozonotriletes media TAUGOUImEAIJ-L~TZ,1967) dans la biozonation de rEfErence utilisEe, apparaissent dans un ordre remarquablement identique, avec une exception cependant pour Vermcosisporites bulliferus RICHARDSON& MCGREGOR, 1986 dont l'apparition, clans cette m~me biozonatipn de rEfErence, situe la base de la zone d'Oppel BJ et dont les premiers individus, dans A1-69, ont EtE reconnus assez tardivement. Un Echantillonnage rEduit dans A1-69, entre 1109 et 920 ft, pourrait ~.tre une explication de ce dEcalage.

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Fig. 2 - Comparaison au Giv~tien-Frasnien entre les premieres apparitions des prineipales miospores dans les deux sondages. Comparison between the Givetian-Frasnian main miospores first c u r r e n c e s in the two boreholes.

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ANALYSEQUANTITATIVE Darts l'intervalle commun aux deux sondages, nous avons cherchd ~. estimer l'abondance relative des divers taxons dans un certain nombre de niveaux : 12 dans A1-69 et 16 dans RSP-1

Og. 3). Pour ce faire nous avons Etabli des classes. Les esp~ces ~t morphologie simple ont dtE ramendes dans une catdgorie unique. Leur systEmatique au microscope optique est difficile ~ caractEriser au niveau spdcifique et dis lors est imprecise. II en rEsulte souvent que leur extension stratigraphique est trop considerable pour ~tre utilisEe ensuite. Cette catEgorie de miospores est cependant loin d'&re nEgligeable puisqu'en moyenne elle reprEsente, dans les deux regions, environ 40 /t 50 % de l'assemblage total (fig. 3a). Au niveau des esp~ces ~. morphologie ElaborEe nous avons distingue trois categories " celles qui sont communes au Gondwana et au Continent des Vieux Gr~s Rouges (fig. 3b) ; -

celles qui sont propres aux seules regions du Gondwana et qui sont au nombre de 5 (fig. 3c). II s'agit de Craspedispora ghadamisensis LOB. &STP~, 1989, Grandispora riegelii LOB. &STR., 1989, 8randisporagabesensis LOB.& STR., 1989, Camarozonotriletes ? vonvaw~s LO13.& STR., 1989 et Grandispora libyensis MOREAII-BENOIT,1980 ; -

enfin, celles qui sont restreintes au seul bassin du Paran~t (fig. 3d). Nous n'avons pas rencontre d'esp~ces restreintes au bassin de Ghadam~s. -

Les esp~ces propres aux deux bassins du Oondwana et qui, rappelons-le, sont au nombre de 5 (fig. 3c), sont surtout abondantes dans la zone An Lem. Dans le bassin du Paran:i, elles 1' emportent en abondance (60 %) darts la partie infErieure de cette zone sur l'ensemble des esp~ces ~. morphologie filaborEe. Dans la pattie supErieure de AD Lem, elles reprEsentent environ un tiers de cette population. Dans le bassin de Ghadam~s, en revanche, elles sont moins frEquentes et toujours domindes (g& ndralement moins d'un quart des esp~ces ~t morphologie ElaborEeL

- 250 AB Lem.

Ces esp~ces sont encore significativement prdsentes dans la zone TA. Elles disparaissent totalement ~ partir de la zone TOo dans le bassin de Ghadam~s, alors que dans celui du ParaM, on retrouve Grandispora riegelii, en quelques rares individus, dans tous los dchantillons, jusqu'au sommet du profil dans la zone frasnienne BM. Etant donnd que cette esp~ce n'dtait pas seule abondante dans les zones prdcddentes, il est fort peu probable que ces rares spdcimens soient lids ~ un remaniement. Los esp~ces propres au bassin du Parand (fig. 3d) ne ddpassent jamais 5 % des miospores "~morphologie dlaborde.

GIVETIEN l TA

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75~'I a

Fig. 3 - Reprdsentation quantitative des diverses eatdgories de mlospores dans les deux sondages.

b

c

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Quantitative distribution of various miospores classes in the two boreholes.

a) miospores ~_morphologie simple ; b-d) miospores ~. morphologie 61aborde ; b - miospores communes au Goudwana et au Continent des Vieux Gr~s Rouges ;. e - miospores propres au Gondwana ; d - miospores propres au bassin du Paran~_,

a) morphologically simple miospores ; b-d) complex (cingulate, zonate, cavate) miospores ; b - miospores occurring in Gondwana and ORS Continents ; c - miospores restricted to the Gondwana ; d - miospores restricted to the Parand basin.

CONCLUSIONS 11convient en premier lieu de noter que la tr~s grande majoritd des esp~ces fi morphologie 61aborde est commune aux deux sondages et que Pordre d'apparition de la plupart d'entre elles, darts les sdquences stratigraphiques respectives, est similaire. I1 existe ndanmoins quelques exceptions : - deux esp~ces sont restreintes au bassin du Parand dans 1' lntervaUe commun bien dchantillonnd et quatre le sont dans un intervalle a dchantillonnage plus l~.che en Libye qu'au Brdsil ; - quelques esphces isoldes qui figurent dans le sondage A1-69 n'ont pas did rues clans RSP-1, mais il ne s'agit pas d'esphces restreintes ~. la Libye puisqu'on los trouve dgalement sur le Continent des Vieux Grhs Rouges. Dans 1' ensemble des cartes de reconstitution paldogdographique du Givdtien-Frasnien, la distance en paldo-latitude entre ces deux emplacements oscille entre approximativement 30 ° (Heckel & Witzke 1979) et 45" (Smith, Briden & Drewry 1973). De la ressemblance des assemblages de miospores dans ces deux sondages, on peut conclure que cet dcart n'entraTnait pas cette dpoque de diffdrences climatiques majeures, une conclusion ~ laquelle pouvait conduire ddj~t des analyses de la mdgaflore ddvonienne comme cello proposde par Edwards 1973. Copendant, contrairement ~. cos analyses qui reposent sur des observations reJativement dispersdes mais real datdes et ponctuetles darts le temps et dans l'espace, nous prdsentons ici des

donndes quantitatives, continues sur plus de i0 millions d'anndes et intdgrant sans doute, comme toute sddimentation marine cdti~re, la vdgdtation d'un hinterland relativement vaste. La position en latitude de ces bassins est variable d'une carte l'autre. En particulier, celle du bassin du Parand est, le plus souvenb montrde plus ou moins proche du pdle. La reconstitution de Heckel & Witzke 1979, entre autres, situe ce bassin 75 ° lat.S. La prdsence de vdgdtation ~t d'aussi hautes latitudes pourrait surprendre. D'autres exemples ont cependant ddj~. dtd proposals (Mc Gregor 1979, text-fig. 12, pour le Ddvonien infdrieur et moyen, Chaloner & Lacey 1973, text-fig. 6, pour le Permo-Carbonif~re et Axelrod 1984, fig. 1, 2, pour le Tertiaire infdrieur). De ces exemples on dolt conclure que les climats relativement semblables qui caractdrisaient los bassins de Ghadam~s et du Paran,4 au Givdtien-Frasnien se simaient dans l'intervalle compris entre des rdgions paldo-subtropicale et paldo-polaire. La prdsence restreinte au bassin du Parand de quelques esp~ces peu abondantes (fig. 3d), de memo que les diffdrences en proportion entre les deux bassins des 5 esp~ces gondwaniennes communes (fig. 3c) tdmoignent cependant d'une certaine individualitd du bassin du ParaM occupant la latitude la plus dlevde par rapport ~ celui de Ghadam~s.

-251 Cependant ces diff6rences en proportion des esp~ces propres au Gondwana s'estompent lorsqu'on passe du Givdtien au Frasnien. L'uniformit6 de v6g6tation et sans doute de climat entre

ces deux r~glons s'affirme donc davantage lorsqu' on passe du D6vonien moyen au Ddvonien sup6rieur.

Remerciements Les auteurs remercient CI. Babin, Universit6 de Lyon, M. Fairon-Demaret, Universit6 de Liege et W.G. Chaloner, University of London pour leurs remarques et suggestions, ainsi que

M. Masson-Smal, Universit6 de Liege et R. Netter, Greco 7 Lille, pour leur assistance technique.

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Manuscrit d6pos6 le 16/11/1988 Manuscrit ddfinltif re~;u le 06/02/1989