Nannofossiles calcaires de la Formation de Los Molles, au sud du Haut Huincul, Bassin de Neuquén, Argentine : biostratigraphie et reconstitutions paléobiogéographiques pour le Jurassique inférieur à moyen (Pliensbachien-Aalénien)

Calcareous nannofossils from Los Molles Formation, south of Huincul High, Neuquén Basin, Argentina : biostratigraphy and paleobiogeographic reconstructions for the Early to Middle Jurassic (Pliensbachian-Aalenian)

• Auteur / Autrice : Micaela Chaumeil Rodriguez
• Direction : Emanuela Mattioli, Juan Pablo Perez Panera
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'univers
• Date : Soutenance le 13/07/2023
• Etablissement(s) : Lyon 1 en cotutelle avec Universidad nacional de La Plata
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de géologie de Lyon (Terre, planètes et environnement) (Lyon ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Véronique Gardien
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emanuela Mattioli, Véronique Gardien, Gabriela Catalina Cusminsky, Matias Reolid Pérez, François Baudin, Marcelo Adrian Martinez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gabriela Catalina Cusminsky, Matias Reolid Pérez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Jurassique inférieur

Paléobiogéographie

Biostratigraphie

Neuquén, Bassin de (Argentine)

Nannofossiles

Mots clés libres

Nannofossiles calcaires

Biostratigraphie

Jurassique

Bassin de Neuquén

Paléobiogéographie

Formation Los Molles

Calcareous nannofossils

Biostratigraphy

Jurassic

Neuquén Basin

Paleobiogeography

Los Molles Formation

Résumé

Les nannofossiles calcaires représentent un groupe diversifié de fossiles, remontant au Trias supérieur et s'étendant jusqu'à nos jours, caractérisés par leur composition calcaire et une taille inférieure à 30 µm. Parmi eux, les coccolithophoridés, qui constituent la fraction la plus importante du nannoplancton calcaire, c'est-à-dire des algues unicellulaires flagellées typiquement marins appartenant à la sous-classe Calcihaptophycidae, recouvertes de plaques de carbonate de calcium (coccolithes). Les représentants fossiles des coccolithophoridés correspond à leurs restes d'exosquelette, généralement conservés sous une forme désagrégée, comme des coccolithes individuels. Leur présence dans les océans est essentielle, car ils constituent l'un des principaux groupes de producteurs primaires marins. Les données géologiques suggèrent que les coccolithophoridés ont maintenu leurs exigences écologiques presque inchangées au fil du temps, et ainsi nous permettant de reconstruire de manière fiable les conditions paléoenvironnementales, paléobiogéographiques et paléoclimatiques. L'objectif général de cette thèse est d'étudier les associations de nannofossiles calcaires des sédiments marins du Jurassique inférieur-moyen au sud haut structural de Huincul du bassin de Neuquén (Argentine) et de combiner ces informations avec celles déjà disponibles afin d'élargir et d'améliorer les ressources biostratigraphiques du bassin. En comparant ces enregistrements avec des associations de nannofossiles calcaires provenant d'autres endroits du monde, nous visons à établir des corrélations d'âge globales et à évaluer les relations paléobiogéographiques, afin de générer un modèle biostratigraphique local. L'étude se concentre sur des échantillons provenant de trois sections d'affleurement et de deux forages d'exploration. Un total de 102 échantillons de surface et 111 échantillons de subsurface ont été étudiés. En outre, des analyses géochimiques (i.e. les isotopes stables du carbone, la matière organique totale et la composition élémentaire) ont été effectuées sur 384 échantillons d'affleurement. Des techniques de décantation aléatoire et de décantation par gravité ont été utilisées pour traiter les échantillons de nannofossiles. Le degré de similitude entre les associations de nannofossiles a été évalué en effectuant une analyse NMDS et une analyse UPGMA, en utilisant l'indice de similitude de Dice. La pyrolyse et la spectrométrie de masse du rapport isotopique ont été utilisées pour traiter les échantillons en vue de l'analyse de la matière organique totale et des isotopes stables, respectivement. Pour l'analyse élémentaire, la technique de diffraction des rayons X a été utilisée. Quarante-neuf espèces sont ici décrites, répartis dans neuf famillies et une espèce insertae sedis, dont cinq sont reconnues pour la première fois pour le bassin et le Pacifique sud-est. Six biozones et de nombreuses sous-zones sont reconnues en surface et subsurface, et sont en corrélation avec les schémas biostratigraphiques de la région de la Téthys. Elles correspondent au Pliensbachien à l'Aalénien moyen - Bajocien inférieur (NJT4–NJT9). Trois intervalles d'excursions isotopiques négatives accompagnées d'augmentations de la teneur en matière organique sont identifiés. Le premier d'entre eux est considéré comme l'équivalent temporel de le T-OAE. Les autres excursions de grande amplitude enregistrées au Toarcien moyen et dans l'intervalle Toarcien-Aalénien représentent le premier enregistrement de ce type pour l'intervalle Toarcien-Aalénien dans le bassin de Neuquén, et le deuxième enregistrement pour l'hémisphère sud. Les associations de nannofossiles calcaires du Pliensbachien sont liées à celles de la région de Téthys. Le Corridor hispanique est identifié comme la voie de dispersion des nannofossiles calcaires entre les océans Paléo-Pacifique et Téthys au cours du Jurassique inférieur, ce qui indique que son ouverture remonte au moins au début du Pliensbachien.

Calcareous nannofossils represent a diverse group of fossils, dating back to the Late Triassic and extending their record to the present day, characterised by their calcareous composition and a size under 30 microns. Among them oustand the coccolithophorids, which constitute the most important fraction of calcareous nannoplankton, i.e. flagellated unicellular algae belonging to the Subclass Calcihaptophycidae, covered by calcium carbonate plates (coccoliths), and typically marine inhabitants of the photic zone. The representation of coccolithophorids in the fossil record corresponds to their exoskeletal remnants, commonly preserved in a disaggregated form, as individual coccoliths. Their presence in the oceans is key as they are one of the main groups of marine primary producers. Evidence from the geological record suggests that coccolithophorids have maintained their ecological requirements almost invariant over time, making them key to reconstruct palaeoenvironmental, palaeobiogeographical and palaeoclimatic conditions. The aim of this thesis is to study the calcareous nannofossil associations of Early-Middle Jurassic marine sediments, south of the Huincul High, Neuquén Basin (Argentina). By combining this information with that already available, we seek to expand and improve the biostratigraphic resources of the basin, determine similarities with assemblages from other regions of the world, and evaluate the response of these organisms to important palaeoenvironmental events. The study focuses on samples from three outcrop sections —named El Matuasto I, II and III— and two exploratory boreholes —YPF.Nq.BCE.x-1 and YPF.Nq.PTU.x-2—. A total of 102 surface samples, 20 core samples and 91 drill cuttings samples were studied. In addition, geochemical analyses (i.e., stable carbon isotopes, total organic matter and elemental composition) were performed on 384 outcrop samples. Random settling and gravity settling techniques were used to process the calcareous nannofossil samples. Quantitative analysis of nannofossils required counting at least 300 individuals; in case of a sample with low abundance, counting stopped at 450 fields of view. The degree of similarity between nannofossil associations was assessed by running NMDS and UPGMA analyses, both using the Dice index. Pyrolysis and isotope ratio mass spectrometry were used to process samples for total organic matter and stable isotope analysis, respectively. For the elemental analysis, the X-ray diffraction technique was executed. In all cases, samples containing shell remains and/or evidence of weathering were avoided. Forty-nine species are described, distributed in nine families and one species insertae sedis, of which five are recognised for the first time for the basin and the southeast Pacific area, and most of them are illustrated. Six biozones and numerous subzones are recognized on the surface and subsurface sections and correlate with biostratigraphic schemes of the Tethys region. These correspond to the Pliensbachian (Biozone NJT4) to the middle Aalenian - early Bajocian (Biozone NJT9). Three intervals of negative isotopic excursions accompanied by increases in organic matter content are identified. Applying the biostratigraphic framework, the first of these is considered to be the time-equivalent of the Toarcian Oceanic Anoxic Event (T-OAE). The other high-amplitude isotope excursions recorded in the middle Toarcian and in the Toarcian-Aalenian interval represent the first record of their kind for the Toarcian - Aalenian interval in the Neuquén Basin, and the second record for the southern hemisphere. The Pliensbachian calcareous nannofossil associations recognized in one of the sections are biogeographically related to those of the Tethys region. The Hispanic Corridor is identified as the pathway of calcareous nannofossil dispersal between the Pacific and Tethys oceans during the Early Jurassic, indicating its time of opening at least from the early Pliensbachian.