Resumen de Continental France and Belgium during the early Cretaceous: paleoweatherings and paleolandforms (12 fig.)

Médard Thiry, Florence Quesnel, Johan Yans, Robert Wyns, Régine Simon-Coinçon

• English

  During the early Cretaceous, successive tectonic phases and several sea level falls resulted in the emersion of the main part of western Europe and the development of thick "lateritic" weathering. This long period of continental evolution ended with the Upper Cretaceous transgressions. During this period, the exposed lands displayed a mosaic of diverse morphologies and weathered landscapes.

  Bauxites are the most spectacular paleoweathering features, known for long in southern France. Recently, new residual outcrops have been identified, trapped in the karstic depressions of the Grands Causses. Other bauxitic formations, containing gibbsite, have also been recognised, occurring with the Clay-with-Jurassic-cherts in the southeastern border of the Paris Basin. These bauxitic formations overlay Jurassic limestone and are buried beneath Upper Cretaceous marine deposits. The recognition of bauxites up north into the southern Paris Basin significantly widens the extension of the Lower Cretaceous bauxitic paleolandscapes.

  On the Hercynian basements thick kaolinitic weathering mantles occur. They have been classically ascribed to the Tertiary. The first datings of these in situ paleosoils, by means of paleomagnetism and/or radiogenic isotopes, record especially early Cretaceous ages. This is the case for the "Siderolithic" formations on the edges of the French Massif Central, but also for the kaolinitic profiles in the Belgian Ardennes. In the Flanders, the Brabant basement is deeply kaolinised beneath the Upper Cretaceous cover. These paleosoils show polygenetic evolutions. The relief of these basement paleolandscapes may have been significant. There where probably high scarps (often of tectonic origin) reaching 200 m in elevation or beyond, as well as wide surfaces with inselbergs, as in the present day landscapes of tropical Africa and South America.

  On the Jurassic limestone platforms occur diverse kaolinitic and ferruginous weathering products. Around the Paris Basin they show various facies, ranging from kaolinitic saprolites to ferricretes. Due to the lack of sedimentary cover, the age of these ferruginous and kaolinitic weathering products has been debated for long, most often allocated to the Siderolithic sensu lato (Eocene-Oligocene). Recent datings by paleomagnetism have enabled to date them (Borne de Fer in eastern Paris Basin) back also to the early Cretaceous (130 ± 10 Ma). These wide limestone plateaus show karstified paleolandforms, such as vast closed and flat depressions broken by conical buttes, but also deep sinkholes in the higher areas of the plateaus and piedmonts. The depth of the karst hollows may be indicative of the range of relative paleoelevations. Dissolution holes display seldom contemporaneous karst fillings, thus implying that the karstland had not a thick weathering cover or that this cover had been stripped off before or by the late Cretaceous transgression. Nevertheless, some areas, especially above chert-bearing Jurassic limestone or marl, show weathering products trapped in the karst features or as a thick weathering mantle.

  In the Paris Basin, the Wealden gutter looked like a wide floodplain in which fluvio-deltaic sands and clays were deposited and on which paleosoils developed during times of non-deposition. The edges of the gutter were shaped as piedmonts linked up with the upstream basement areas. The rivers flowing down to the plain deposited lobes of coarse fluvial sands and conglomerates. The intensity of the weathering, the thickness of the profiles and their maturation are directly dependent on the duration of the emersion and the topographic location relative to the gutter. Near the axis of the gutter, where emersion was of limited duration, the paleoweathering features are restricted to rubefaction and argillization of the Lower Cretaceous marine formations. On the other hand, on the borders of the basin and on the Hercynian basement, where emersion was of longer duration, the weathering profiles are thicker and more intensively developed.

  The inventory of the Lower Cretaceous paleoweathering features shows the complexity of the continental history of this period. Moreover, the preserved weathering products are only a part of this long lasting period, all the aspects relative to erosion phases are still more difficult to prove and to quantify. In this domain, apatite fission tracks thermochronology (AFTT) can be helpful to estimate the order of magnitude of denudation. Residual testimonies and subsequent transgressions may enable to estimate relative elevations, but in return, we presently have no reliable tool to estimate absolute paleoelevations. In the work presented here, the inventory enabled to draw a continental paleogeographic map showing the nature of the weathering mantles and the paleolandscape features, just as paleoenvironments and paleobathymetry presently appear on marine paleogeographic maps. For the future, the challenge is to make progress in dating the paleoweathering profiles and especially in the resolution of these datings, in order to correlate precisely the continental records with the different events which trigger them (eustatism, climate, regional and global geodynamics). The final goal will be to build up a stratigraphic scale of the "continental geodynamic and climatic events" in parallel with "sequential stratigraphy" in the marine realm.

• français

  Au Crétacé inférieur des mouvements tectoniques successifs et plusieurs chutes du niveau eustatique ont amené l'émersion d'une grande partie de l'Europe du NW et le développement de puissantes altérations "latéritiques". Durant cette période, les terres émergées offraient une mosaïque de paysages différenciés dans leurs morphologies et leurs altérations.

  Les bauxites sont les paléoaltérations les plus spectaculaires, reconnues de longue date dans le Sud de la France. Récemment, de nouveaux affleurements ont été identifiés piégés dans les dépressions karstiques des Grands Causses et des argiles à chailles contenant de la gibbsite ont été reconnues sur la bordure sud-est du bassin de Paris. La reconnaissance de bauxites jusque dans le Sud du bassin de Paris élargit considérablement l'étendue des paléopaysages bauxitisés.

  Sur les massifs anciens existaient d'épais manteaux d'altérites à kaolinite dont les premières datations par paléo-magnétisme et/ou par radio-isotopes enregistrent notamment des âges du Crétacé inférieur. C'est le cas des formations sidérolithiques en bordure des grabens du Massif central français et du profil kaolinique de Transinne en Ardenne belge. En Flandres, le socle du Brabant est fortement kaolinisé sous la couverture du Crétacé supérieur. Ces paléosols montrent des évolutions polyphasées. L'amplitude des paléopaysages du socle pouvait être importante. Il existait probablement de grands escarpements (souvent d'origine tectonique) pouvant atteindre ou dépasser 200 m, ainsi que de vastes surfaces à inselbergs.

  Sur les plates-formes calcaires jurassiques les altérites présentent des faciès variés avec saprolites kaoliniques, formations rubéfiées, argiles à pisolithes et cuirasses ferrugineuses. Dans le bassin de Paris, des datations récentes par paléomagnétisme ont permis de préciser pour elles aussi (Borne de Fer près de Longwy), un âge crétacé inférieur (130 ± 10 Ma). En Périgord-Quercy, ces plates-formes calcaires présentaient des paysages karstifiés avec de vastes cuvettes à fond plat, accidentées de buttes coniques, et des puits profonds dans les zones les plus hautes. Souvent ces paléoformes de dissolution montrent très peu de remplissage intra-karstique contemporain, donc les surfaces karstiques ne comportaient pas de couverture notable d'altération ou bien elle avait été érodée. Toutefois, certaines régions, en parti-culier celles liées aux calcaires à chailles et aux marnes, montrent des altérites piégées dans les paléokarsts ou en épaisse couverture d'altération.

  Dans le bassin de Paris la gouttière wealdienne constituait une plaine d'inondation avec dépôts de sables, d'argi-les et développement de paléosols pendant les périodes de non-dépôt. Les bordures de la gouttière formaient de vastes piedmonts raccordés au socle, et plaquées de lobes sableux et conglomératiques liés aux fleuves qui se jetaient dans la gouttière. L'intensité des altérations, la puissance des profils et leur maturation sont directement dépendantes de la durée de l'émersion et des situations topographiques vis à vis de la gouttière. Au centre, les paléoaltérations se limitent à des rubéfactions et argilisations des formations marines et fluvio-deltaïques du Crétacé inférieur, en revanche, sur les bordures et sur les massifs cristallophylliens les altérites sont épaisses et matures.

  En conclusion, l'inventaire des paléoaltérations du Crétacé inférieur montre la complexité de l'histoire continen-tale de cette période. En outre, les altérites préservées ne sont qu'un volet de ces longues périodes continentales, tous les aspects relatifs aux phases d'érosion sont encore plus difficiles à mettre en évidence et à quantifier. Dans ce domaine, les données de la thermochronologie traces de fission sur apatite peuvent permettre de caractériser les épaisseurs de terrains dénudés. L'inventaire a permis de tracer une carte paléogéographique du continent crétacé inférieur faisant appa-raître la nature des altérites et des paléopaysages différenciés, tout comme les cartes paléogéographiques marines indiquent les environnements de dépôt et les paléobathymétries. Pour l'avenir, le défi est de progresser dans les data-tions des paléoprofils d'altération, et surtout dans la résolution de ces datations, afin de corréler plus finement les enre-gistrements continentaux avec les divers phénomènes ayant pu les engendrer (eustatisme, climat, tectonique globale et régionale). L'objectif est d'établir une "stratigraphie continentale des événements géodynamiques et climatiques" qui puisse être mise en parallèle avec la "stratigraphie séquentielle" des domaines marins.