Abstract :
[fr] Le Dévonien inférieur est une période particulièrement intéressante car elle est caractérisée par la première pulsation transgressive de l’océan Rhéique, après l’orogenèse calédonienne, sur les côtes du Continent des Vieux Grès Rouges. Ces transgressions sont marquées, en Ardenne, par le dépôt de sédiments siliciclastiques. Depuis le Lochkovien jusqu’à l’Emsien supérieur, le bassin ardennais a connu de nombreuses phases de développement qui méritent d’être étudiées en détail. L’une de ces phases est enregistrée dans le Bassin de Neufchâteau-Wiltz-Eifel qui est le principal objet d’étude de cette thèse.
Ce travail est le résultat de l’intégration de différentes approches dédiées à un objet sédimentaire: observation sur le terrain, analyse microscopique, palynologie, analyse séquentielle, susceptibilité magnétique et analyse diagénétique. L’étude du contenu en microfossiles de quatre coupes dans la partie luxembourgeoise du Bassin de Neufchâteau-Wiltz-Eifel permet l’identification de 23 espèces de spores et de 11 acritarches. Biostratigraphiquement, les spores confirment l’âge emsien des différentes unités lithologiques étudiées (Couches de Clervaux, Quartzite de Berlé et Schistes de Wiltz).
L’analyse sédimentologique du Bassin de Neufchâteau-Wiltz-Eifel se base sur l’étude de plus de 600 lames minces provenant de 11 coupes se répartissant sur l’ensemble de ce bassin. Cette étude a permis l’identification d’un complexe estuarien divisé en trois types d’environnements différents: un environnement alluvial, un environnement tidal et enfin un environnement marin distal.
La combinaison de l’analyse sédimentologique détaillée et de la stratigraphie séquentielle est à la base de la modélisation des variations verticales et latérales du domaine estuarien du Bassin de Neufchâteau-Wiltz-Eifel. Dans ce modèle, le Quartzite de Berlé correspond à une barre sableuse tidale et passe latéralement aux grès à « flaser bedding » du sommet des Couches de Clervaux. Cette transition latérale de faciès est la preuve de la lenticularité du Quartzite de Berlé et permet d’expliquer sa discontinuité.
La diagenèse permet une meilleure compréhension des mécanismes à l’origine des caractéristiques actuelles du Quartzite de Berlé, grâce à l’identification de différents ciments et minéraux authigènes. Les relations temporelles entre ces différents constituants sont intégrées dans une séquence paragénétique qui comporte quatre phases distinctes: une phase éogénétique, une phase mésogénétique, une phase métamorphique et enfin une phase télogénétique. La minéralogie des argiles (cristallinité de l’illlite) montre que le Quartzite de Berlé a subi des conditions d’enfouissement variables à l’échelle régionale, liées à une phase de rift pré-varisque du Bassin Rhéno-hercynien.
Finalement, l’interprétation du signal de susceptibilité magnétique suggère qu’en domaine détritique proximal, ce signal est principalement contrôlé par les paramètres environnementaux (agitation de l’eau, taux de sédimentation) et par la diagenèse.
[en] The Lower Devonian is a period of interest because it is characterized by the first transgression of the Rheic Ocean, after the Caledonian orogeny, over the coasts of the Old Red Sandstones Continent. In the Ardenne Basin, during this transgression, widespread siliciclastic deposits were deposited. From the Lochkovian to the Upper Emsian, the basin underwent various stages of development. The main object of this PhD thesis was to focus on one of these episodes recorded in the Neufchâteau-Wiltz-Eifel Basin. This work is the result of the integration of different techniques, such as field work, microscopic analyses, biostratigraphy, sequence stratigraphy, magnetic susceptibility and diagenesis.
The analysis of the microfossil content of four sections in Luxembourg led to the identification of 23 species of spores and 11 species of acritarchs. Biostratigraphically, these spores confirmed the Emsian age of the different lithological units (“Couches de Clervaux”, “Quartzite de Berlé” and “Schistes de Wiltz”).
The sedimentological analysis of the Neufchâteau-Wiltz-Eifel Basin is based on the study of more than 600 thin sections from 11 sections covering the entire basin. This study allowed to identify an estuary setting divided into three types of environments: an alluvial, a tidal and finally a marine distal environment.
Detailed sedimentology associated with sequence stratigraphy of the whole Neufchâteau-Wiltz-Eifel Basin allowed to propose a vertical and lateral succession model of this estuarine setting. In this model, the “Quartzite de Berlé” corresponds to tidal sand ridges and changes laterally to the flaser bedded sandstones of the top of the “Couches de Clervaux”. This lateral facies transition tends to proof that the “Quartzite de Berlé” is a lenticular deposit.
The “Quartzite de Berlé” is a prominent feature in the landscapes and a very resistant rock appreciated as a building material. Diagenesis study allows a better understanding of the mechanisms responsible for these characteristics, trough the identification of different cements and authigenic minerals. Temporal relationships between these different components are integrated in a paragenetic modelisation that includes four distinct phases: an eogenetic, a mesogenetic, a metamorphic and a telogenetic phase. The clay mineralogy (illite cristallinity) shows that the “Quartzite de Berlé” underwent variable conditions of burial, depending of the area considered. Our results point out that this variability is related to the pre-orogenetic rifting stage of the Rhenohercynian Basin.
Finally, the use of magnetic susceptibility, suggested that in proximal setting, the magnetic susceptibility signal is mainly controlled by environmental parameters (water agitation, sedimentation rates) and diagenesis.
Name of the research project :
Lithostratigraphie, sédimentologie et analyse séquentielle du Quartzite de Berlé
