Late Cretaceous and Cenozoic Larger Benthic Foraminifera in punctuated carbonate paleo-environments of Centreal America and the Caribean

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ID Serval
serval:BIB_324379D7C5CB
Type
Thèse: thèse de doctorat.
Collection
Publications
Titre
Late Cretaceous and Cenozoic Larger Benthic Foraminifera in punctuated carbonate paleo-environments of Centreal America and the Caribean
Auteur(s)
Baumgartner-Mora C.
Directeur(s)
Baumgartner P. O.
Détails de l'institution
Université de Lausanne, Faculté des géosciences et de l'environnement
Adresse
Faculté des géosciences et de l'environnementUniversité de LausanneCH-1015 LausanneSUISSE
Statut éditorial
Acceptée
Date de publication
2016
Langue
anglais
Résumé
Larger Benthic Foraminifera (LBF) are reliable indicators of shallow water, tropical to subtropical conditions. In général, they prefer oligotrophic, clear waters and therefore have similar ecologic requirements as scleractinian coral reefs. These conditions were only occasionally reached in an intra-oceanic, active margin setting, such as the one recorded in Southern Central America through the past 80 million years. Oceanic basements, such as basaltic plateaus, seamounts and primitive island arcs, generally do not reach the photic zone in isostatic equilibrium, unless there is a tectonic or volcanic activity that produces uplift or sufficient buoyancy for these basements to temporarily reach the photic zone. The presence of LBF is a distinct marker for such events, and is therefore of great geodynamic importance. Once oceanic and arc rocks reach the subaerial realm, they are affected by tropical weathering that produces high discharge of clays and silt to the surrounding seas creating unfavorable conditions for LBF. Hence, the disappearance of LBF from a sedimentary record in favor of detrital faciès may equally be a marker for the tectonic regime. Under these circumstances, conditions favorable to the development of LBF are, in général, short-lived and patchy in time and space, unlike in large carbonate platforms of passive margin settings on continental basement such as Yucatan or Florida. A conséquence of this patchiness are peculiar LBF associations that may potentially become important for the distinction of paleo-biogeographic domains - a precious information when dealing with allochthonous terranes.
A new model is proposed, called "punctuated carbonate paleo-environments" inspired by the model of punctuated equilibria in évolution, proposed by Eldredge & Gould inl972. This model relates biotic and sedimentary responses, preserved in carbonate banks, with endogenic processes, such as tectonic uplift and subsidence, or the fluctuation of nearby arc-volcanic activity, ail related to the the state of the subduction factory. Paleo-climatic and eustatic sea- level variations come second in their influence on the development of punctuated shallow LBF- carbonates.
In this memoir, the writer présents examples of paleo-environments with LBF, ranging from the Aptian-Albian in the Siuna area (NE-Nicaragua) to late Oligocene-Miocene in Darien (E-Panama). In addition some Cenozoic examples of the Antilles and a note on living foraminifera of Costa Rica are given. The âge of the first shallow carbonates is in clear relation with the tectonic history of the underlying basement. The shoaling of the Middle American Seaway is progressive form NE to SW.
Aptian/Albian platform limestones of the Siuna area(NE-Nicaragua) with Orbitolina texana rest on an Upper Jurassic subduction complex (Siuna Serpentinite Mélange). In N-Costa Rica late Campanian to early Maastrichtian rudist biostromes and bioclastic platform limestones with Pseudorbitoides and Sulcoperculina encroach directly on oceanic basements that were uplifted when the Nicoya Complex collided with the Late Cretaceous W-margin of the Caribbean Plate. An Upper Paleocene carbonate platform established on a tectonically uplifted and eroded fore-arc high, characterized by the presence of Ranikothalia and Neodiscocyclina spp. Upper Paleocene carbonate banks with identical assemblages exist on accreted plateaus (Herradura, Burica, S-Costa Rica, W-Panama) and on oceanic seamounts (Quepos, Herradura, Osa) now found in accretionary mélanges. The latter likely formed at the Galapagos hotspot >1000 km from the Mid-American margin. The LBF assemblages recovered form these sites may be transitional between the Indo-Pacific and the American paleobiogeographic realms. Shallow-water conditions favorable to LBF became widespread during the Middle-Late Eocene, either on tectonic fore-arc highs (from the Sandino basin to the Azuero Peninsula, Panama), or along the rising mature arc (Fila Costena south of Costa Rica, Canal Zone, Panama), as well as on oceanic islands (Azuero Accretionary Complex), accreted soon after in Late Eocene times. Diverse LBF assemblages contain many généra, such as Heterostegina, Helicostegina, Lepidocyclina, Linderina, Neodiscocyclina, Nummulites, Operculina, orthophragminids, Polylepidina, Proporocyclina, and Sphaerogypsina. Upper Oligocene cross-bedded LBF-banks represent the first shallow water carbonate in Darien (E-Panama), containing essentially Lepidocyclina miraflorensis, L. giraudi, and L. canellei. These beds may document the final uplift of the Mid-American land bridge.
For the Paleogene periods of major global change, such as the Early Paleocene and the Early Eocene, almost no LBF records are known from the Middle American margin. The assemblages of these short-lived carbonates facing the Pacific are often less diverse than those of the large epicontinental Circum-Caribbean platforms. Their life-span was probably too short to allow complex ecosystems to develop. They, however, could represent the stepping stones for the migration between the American and the Indo-Pacific bioprovinces.
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Les grands foraminifères benthiques (GFB) du Crétacé supérieur - Cénozoïque sont des excellents indicateurs de conditions peu profondes des climats tropicaux à subtropicaux. En général ces organismes à symbiontes photosynthétiques préfèrent les eaux marines claires à faible taux de nutriments, semblables aux conditions requises pour les récifs coralliens. Durant les derniers 80 millions d'années, ces conditions ne furent guère souvent atteintes du fait du contexte de limites de plaques actives à volcanisme intense, au sein de l'Amérique Centrale ou encore du basin Caraïbe. Les fonds océaniques, tels que les plateaux basaltiques et les proto-arcs volcaniques, n'atteignent généralement pas la zone photique en équilibre isostatique, à moins qu'un événement tectonique ou volcanique produise un soulèvement. La présence des GFB peut donc servir de repère pour ces événements tectoniques et ainsi aider à la reconstitution de l'histoire géodynamique. D'autre part, la prolifération des GFB est limitée à des lieux et/ou des. périodes caractérisés par un apport détritique faible (soit de cendres volcaniques, soit d'argiles issues de l'altération terrestre). Dans ces circonstances, les conditions favorables au développement des GFB restent éphémères et discontinues dans le temps et dans l'espace, à l'opposé des grandes plateformes associées aux marges continentales passives à soubassement continental (p. ex. Yucatan, Bahamas). Comme conséquence de ces discontinuités, les assemblages de GFB sont souvent particuliers et peu diverses.
Ce travail présente un nouveau modèle, appelé "paléo-environnements carbonatés ponctués" en s'inspirant du modèle des équilibres ponctués de l'évolution du vivant, formulé pas Eldredge et Gould en 1972. Ce modèle met en relation les réponses biotiques et sédimentaires rapides préservés dans les bancs calcaires avec des processus endogéniques, tels que les soulèvements ou affaissements tectoniques, ou encore les fluctuations de l'activité volcanique de l'arc, les deux liés au fonctionnement de 1' "usine de subduction" intra- océanique. Les variations paléo-climatiques et eustatiques du niveau marin restent au second plan en ce qui concerne leur influence sur le développement des bancs à GFB.
Dans ce travail, on présente des exemples de paléo-environnements à GFB qui vont de l'Aptien/Albien du nord-est du Nicaragua, à l'Oligo-Miocène du Darien au Panama oriental, et incluent des exemples cénozoïques des Antilles, ainsi qu'une note concernant les foraminifères vivants du Costa Rica. L'âge des premiers bancs calcaires peu profonds et en étroite relation avec l'âge et l'histoire tectonique des soubassements. La remontée du pont peu profond de l'Amérique Centrale se fait progressivement du nord-ouest au sud-est. Des calcaires de plateforme de l'Aptien-Albien à Orbitolina texana et reposent sur un complexe de subduction d'âge fini-Jurassique au NE du Nicaragua (Siuna Serpentinite Mélange) d'âge fini-Jurassique. Au N du Costa Rica les biostromes à rudistes et des calcaires bioclastiques du Campanien moyen-Maastrichtien inférieur à Pseudorbitoides rutteni, P. israelskyi, Sulcoperculina sp. et S. globosa reposent quant à eux directement sur des soubassements océaniques soulevés lors de la collision du Complexe de Nicoya avec la marge occidentale de la Plaque Caraïbe. Une plateforme peu profonde du Paléocène supérieur à Ranikothalia gr. catenula et Neodiscocyclina spp. s'est établie sur un haut fond érodé de l'avant-arc (Formation Barra Honda, N-Costa Rica). Des bancs carbonatés peu profonds paléocènes se trouvent également sur des plateaux/îles océaniques accrétés (Herradura, Burica, S-Costa Rica, W-Panama), et dans des mélanges d'accrétion de Quepos et Osa (Costa Rica). L'île océanique de Quepos se formait alors dans la région du point chaud des Galapagos, à plus de 1000 km de la marge Ccntraméricaine, contenant des assemblages de GFB qui pourraient être transitionnels entre les paléo-bioprovinces américaine et indo-pacifique.
Les conditions peu profondes propices aux GBF se généralisent à Eocène moyen-supérieur, soit sur des haut-fonds tectoniques de l'avant-arc (du Bassin Sandino au Nicaragua a la péninsule d'Azuero au Panama), soit autour de l'arc volcanique mature qui devient émergeant (Fila Costena au S du Costa Rica, Canal Zone, Panama), soit encore sur des îles océaniques accrétées (Complexe d'Accrétion d'Azuero, Panama). Les assemblages de GBF sont très diverses : On y trouve les genres Heterostegina, Helicostegina , Lepidocyclina, Linderina, Neodiscocyclina, Nummulites, Operculina, Orthophragmina, Polylepidina, Proporocyclina, et Sphareogypsina. Des bancs carbonatés de l'Oligocène supérieur représentent le premier sédiment peu profond dans la région de Darien (Panama oriental), conséquence du soulèvement lié à la collision de l'arc Centraméficain avec la marge active de l'Amérique du sud. Ils sont constitués principalement de lépidocyclines. Ces bancs seraient les premiers témoins de l'émersion finale du pont terrestre de l'Amérique Centrale.
On a également comparé des assemblages de Nosara (Costa Rica) et Windward (Carriacou, Grenada) à GFB de l'Oligocène supérieur à Heterostegina antillea, Miogypsina tani, M. gunteri, M. (Miolepidocyclina) c.f panamensis, Miogypsina sp., Lepidocyclina (.Nephrolepidina) vaughani, L. yurnagunensis, et L. undosa. Les âges donnés par les foraminifères planctoniques à Windward ont été corroborés avec des analyses d'isotopes du Sr, qui donnent des âges absolues entre 27.4 et 25 Ma. Ces observations établissent sans équivoque l'apparition des miogypsines au Chattien.
Pour les périodes de changements globaux majeurs au Paléogène, tels que le Paléocène inférieur et l'Eocène inférieur, pratiquement aucun enregistrement de GFB n'est connu. Les assemblages de ces bancs carbonatés éphémères de la façade pacifique sont souvent moins divers que ceux des grandes plateformes caribéennes. Le temps de leur existence fut sûrement court pour permettre le développement d'écosystèmes complexes. Cependant, ils ouïraient représenter des pierres de gué pour la migration des GFB entre la bio-province américaine et celle de l'Indopacifique.
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Le groupe des grands foraminifères benthiques (GFB) sont des organismes unicellulaires à squelette minéralisé que l'on trouve dans les mers tropicales chaudes. Ils hébergent des algues microscopiques et construisent de véritables "serres", coquilles très élaborées en carbonate de calcium, de taille parfois pluri-centimétrique. Les GFB ont une histoire géologique longue de 350 millions d'années. Leurs coquilles fossiles constituent une partie importante des calcaires de mer peu profonde de l'Amérique Centrale et du bassin Caraïbe datés du Crétacé supérieur au Cénozoïque.
En général, ces organismes à symbiontes photosynthétiques préfèrent les eaux marines claires à faible taux de nutriments, semblables aux conditions requises pour les récifs coralliens. Durant les derniers 80 millions d'années, ces conditions ne furent guère souvent atteintes du fait du contexte de limites de plaques actives à volcanisme intense, au sein de l'Amérique Centrale ou encore du basin Caraïbe. Les fonds océaniques, tels que les plateaux basaltiques et les proto-arcs volcaniques, n'atteignent pas la zone photique en équilibre isostatique, à moins qu'un événement tectonique ou volcanique produise un soulèvement. La présence des GFB peut donc servir de repère pour ces événements tectoniques et ainsi aider à la reconstitution de l'histoire du mouvement des plaques. D'autre part, la prolifération des GFB est limitée à des lieux et/ou des périodes caractérisés par un apport détritique faible (soit de cendres volcaniques, soit d'argiles issues de l'altération terrestre). Dans ces circonstances, les conditions favorables au développement des GFB restent éphémères et discontinues dans le temps et dans l'espace, à l'opposé des grandes plateformes associées aux marges continentales passives à soubassement continental (p. ex. Yucatan, Bahamas). Comme conséquence de ces discontinuités, les assemblages de GFB sont souvent particuliers et peu diverses.
Ce travail présente un nouveau modèle, appelé "paléo-environnements carbonatés ponctués" en s'inspirant du modèle des équilibres ponctués de l'évolution du vivant, formulé pas Eldredge et Gould en 1972. Ce modèle met en relation les réponses biotiques et sédimentaires rapides préservés dans les bancs calcaires avec des processus endogéniques, tels que les soulèvements ou affaissements tectoniques, ou encore les fluctuations de l'activité volcanique de l'arc, les deux liés au fonctionnement de 1' "usine de subduction" des plaques océaniques. Les variations paléo-climatiques et eustatiques du niveau marin restent au second plan en ce qui concerne leur influence sur le développement des bancs à GFB.
Dans ce travail, on présente des exemples de paléo-environnements à GFB qui vont de l'Aptien/Albien du nord-est du Nicaragua, à l'Oligo-Miocène du Darien au Panama oriental, et incluent des exemples cénozoïques des Antilles. L'âge des premiers bancs calcaires peu profonds est en étroite relation avec l'âge et l'histoire tectonique des soubassements. La remontée du pont peu profond de l'Amérique Centrale se fait progressivement du nord-ouest au sud-est. Des calcaires de plateforme de l'Aptien-Albien à orbitolines reposent alors sur un complexe de subduction d'âge fini-Jurassique au NE du Nicaragua. Au N du Costa Rica des biostromes à rudistes et sulcoperculines du Campanien-Maastrichtien reposent quant à eux directement sur des soubassements océaniques soulevés lors de la collision du Complexe de Nicoya avec la marge occidentale de la Plaque Caraïbe. Une plateforme peu profonde du Paléocène supérieur à Ranikothalia gr. catenula et Neodiscocyclina spp. s'est établie sur un haut fond érodé. Des bancs carbonatés peu profonds paléocènes se trouvent également sur des plateaux/îles océaniques accrétés. L'île océanique de Quepos se formait alors dans la région du point chaud des Galapagos à plus de 1000 km de la marge centraméricaine, contenant des assemblages de GFB qui pourraient être transitionnels entre les paléo-bioprovinces américaine et indopacifique.
Les conditions peu profondes propices aux GFB se généralisent à l'Eocène moyen- supérieur, soit sur des haut-fonds tectoniques de l'avant-arc, soit autour de l'arc volcanique mature qui devient émergeant, soit encore sur des iles océaniques accrétées. Les assemblages de GBF sont très diverses : on y trouve comme genres dominants des nummulites, operculines, héterostegines, lépidocyclines, orthophragmines, etc. Des bancs carbonatés de l'Oligocène supérieur représentent le premier sédiment peu profond de la région de Darien (Panama oriental), conséquence du soulèvement lié à la collision de l'arc centraméricain avec la marge active de l'Amérique du sud. Ils sont constitués principalement de lépidocyclines. Ces bancs seraient les premiers témoins de l'émersion finale du pont terrestre de l'Amérique Centrale.
Pour les périodes de changements globaux majeurs au Paléogène, tels que le Paléocène inférieur et l'Eocène inférieur, pratiquement aucun enregistrement de GFB n'est connu. Les assemblages de ces bancs carbonatés éphémères de la façade pacifique sont souvent moins divers que ceux des grandes plateformes caribéennes. Le temps de leur existence fut sûrement trop court pour permettre le développement d'écosystèmes complexes. Cependant, ils pourraient représenter des pierres de gué pour la migration des GFB entre la bio-province américaine et celle de l'Indopacifique.
Création de la notice
02/09/2016 11:10
Dernière modification de la notice
20/08/2019 14:17
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