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P R E S E N C E D E G R A P T O L I T E S D E L ' A R E N I G M O Y E N A L A BASE

DE L A F O R M A T I O N D E P O S T O L O N N E C ( M A S S I F A R M O R I C A I N ) ;

C O N S E Q U E N C E S S T R A T I G R A P H I Q U E S ET P A L E O G E O G R A P H I Q U E S .

par

FlorentinPARIS* et David SKEV1NGTON**

R6sum6

La d6couverte de Graptolites de la Zone ~ Nitidus permet d'attribuer la base de la Formation de Postolonnec (Ouest de la Bretagne) ~ l'Arenig moyen. Les r6sulats pr6liminaires fournis par les Chitinozoaires corroborent cette data- tion, pr6cisent l'fige de la Formation du Gr~s armoricain sous-jacente et permettent d'6tendre ces donn6es ~ d'autres r6gions du Massif armoricain. Cette nouvelle attribution stratigraphique conduit fi envisager en termes nouveaux la pal6o- g~ographie et la dynamique s6dimentaire de l'Ordovicien inf6rieur armoricain.

Abstract

The lowest part of the Postolonnec Formation (western Brittany) can be assigned to the middle Arenig Didymo- graptus nitidus Zone on graptolite evidence. Preliminary information on the Chitinozoa agrees with this age assignment, which defines more precisely the age of the underlying Gr6s armoricain Formation and also demands reconsideration of the problems associated with early Ordovician palaeogeography and sedimentology in the Massif armoricain.

Introduction

En raison d'un provincialisme marqu6, les faunes benthiques (Trilobites, certains Ostracodes, Brachiopodes et Bivalves . . . ) de l'Ordovicien armoricain, bien qu'abondantes dam la plupart des formations (en particulier dam la Formation de Postolonnec et dans les formations homologues), ne permettent g6n&alement pas d'attribution~ stratigra- phiques pr~cises.

* Laboratoire de Pal6ontologie et de Stratigraphie, Institut de G6ologie de l'Universit6 de Rennes et Centre Armoricain d'Etude Stucturale des Socles (C.N.R.S.), 35042 Rennes Cedex, France. ** Department of Geology, Memorial University of Newfoundland, St. John's, Newfoundland, Canada AIB 3x5.

G~obios n ° 12 - fasc. 6 p. 907 - 911,4 fig. Lyon, d6cembre 1979

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Seuls les fossiles de type p61agique ou 6pip61agique tels que les Graptolites et les Chitinozoaires autorisent des corr6- lations fiables avec les stratotypes de l'Ordovicien britannique. Dans l'Ordovicien armoricain, les gisements h Graptolites sont malheureusement rares (1). Les limites stratigraphiques ne peuvent donc 6tre replac6es qu'approximativement et les intervalles d'incertitude atteignent souvent plusieurs dizaines, voire une centaine de m6tres dans les cas les plus d6favorables.

I - L'Ordovieien inf6rieur de l'extr6mit6 ouest du s y n d i n o r i u m m6dian (fig. 1)

Dam l'Ouest du synclinorium de Ch~teaulin (synclinorium mddian armoricain), au-dessus des Formations de Pont-R6an et du Gr~s armoricain [rapport6es respectivement au Tr6madoc et ~ l'Arenig (2) ], la Formation de Postolon- nec (= "schistes fi Calym6nes" des anciens auteurs) 6tait traditionnellement attribu6e au Llanvirn-Caradoc inf6rieur (2). Jusqu'fi une p6riode r6cente, les seuls 616ments de datation indiscutables 6talent repr6sent6s par des Graptolites du Llanvirn [formes du type Didymograptus bifidus ou D. murchisoni (1)], connus dam la pattie inf6rieure de cette forma- tion. Progressivement quelques pr6cisions ont 6t6 apport6es fi l'attribution stratigraphique des niveaux sus-jacents [(3), (4) et (5)], mais l'fige de la base de la Formation de Postolonnec, dans sa localit6 type comme dans les autres coupes, n'6tait toujours pas connu avec certitude. En effet, dans le gisement fi Graptolites (D. groupe bifidus) de Postolonnec ("b", fig. 2) une faille met les s6diments llanvirniens, directement en contact avec des quartz ar6nites de la Formation du Gr6s armoricain. L'gge llanvirnien, admis pour 1'extreme base de la Formation de Postolonnec, ne refl6tait donc qu'une extrapolation des donn6es fournies un peu plus haut dans la succession par des Graptolites du Llanvirn, les gr6s armoricains n'ayant livr6 aucune faune d6terminante du point de rue stratigraphique.

A Postolonnec, nous avons r6alis6 une 6tude d6taill6e de la crique o3 se situe, au pied de la falaise ("b", fig. 2), le gisement ~ Graptolites du Llanvirn. Cette 6rude a permis de d6celer sur l'estran ("a", fig. 2), une coupe qui montre en continuit6 le passage entre les derniers bancs de la Formation du Gr6s armoricain et les mudstones noirs, ~ frees inter- calations gr6seuses, de la base de la Formation de Postolonnec (fig. 3). Malgr6 une schistosit6 16g6rement oblique par rapport au plan de stratification, des fossiles et diverses traces d'activit6 organique (Tomaculum, pistes . . . ) ont pu 6tre r6colt6s dans ces mudstones. La macrofaune est surtout concentr6e dans deux niveaux principaux, situ6s respective- ment ~ 6,50 et 7,50 m du tour de la formation (fig. 3). Avec les Graptolites (Didymograptus v. similis), abondants mais le plus souvent fragmentaires, on trouve des Trilobites (Asaphidae, Calymenidae), des Ostracodes, de rares Brachiopodes et des Bivalves. Des Chitinozoaires ont 6galement 6t6 extraits de ces niveaux ; l'6pim6tamorphisme et la schistosit6, respon- sables de la d6t6rioration des loges, rendent toutefois leur d6termination sp6cifique difficile.

II - La faune de Graptolites

Le mat6riel r6colt6 comprend de nombreux fragments de branches et une extr6mit6 proximale incompl6te (fig. 4a et b), qui peuvent &re rapport6s ~ Didymograptus v. similis (BOU~EK) (6). Lors de sa cr6ation (op. cit., p. 50), cette esp~ce rut attribu6e & Corymbograptus, genre cr66 par A.-M. Obut et R.-F. Sobolevskaya (7) pour regrouper les espbces de Didymograptus ~ branches d6flexes. Nous consid6rons toutefois que la sdparation de telles formes, au niveau g6n6rique, est pr6matur6e ; aussi pr6f6rons-nous inclure l'esp6ce de B. Bou~ek dans le genre Didymograptus [voir aussi Bulman, p. v. 116 (8) ].

D. v. similis se distingue ais6ment des autres esp~ces de Didymograptus d6flexes par une largeur maximale de ses branches, plus 61ev6e. Celle-ci atteint 4 mm dans le mat6riel de B. Bou~ek et 4,2 mm dans les 6chantillons de la base de la Formation de Postolonnec. Dans la partie distale, les th6ques, au nombre de 11 par centim~tre, sont inclin6es & 55 - 65 o par rapport au c6t6 dorsal de la branche. Le recouvrement des th6ques atteint 0,6 - 0,75 de leur longueur. Les bords aperturaux, 16g6rement concaves, sont dispos6s perpendiculairement ~ l'axe des th6ques ; ils portent des denticules ventraux courts, mais bien distincts.

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LLANDEILO

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o

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de i n f ~ r i e u r

POSTOLONNEC

F. du GRES ARMORICAIN, +

F. de PONT-REAN 9

Fig. 1 - Les formations de l'Ordovicien inf6rieur de l'extr6mit6 ouest du synclinorium m6dian et les attributions stratigraphiques propos6es ici.

Lower Ordovician formations o f the western part o f the "synclinorium m6dian" and the age assignment proposed here.

Fig. 2 - Plage de Postolonnec : localisation des gise- ments/I Gmptolites. a : D . v. similis ; b : D. gr. bifidus.

Postolonnec beach : location map of the graptolite localities. a : 19. v. similis ; b : 19. gr. bifidus.

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t Fig. 4a et b - D i d y m o g r a p t u s v. similis (BOU~EK, 1973), extr6me base de la Formation de Postolonnec. Niveau 1, IGR 20570.

D i d y m o g r a p t u s v. similis (BOU~EK, 1973), lower most part o f the Postolonnec Forma- tion. Level 1, IGR 20570.

Fig. 3 - Les niveaux fi Graptolites de la pattie inf6- rieure de la Formation de Postolonnec.

Graptofite levels in the lower part o f the Postolonnec Formation.

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L'unique exemplaire de partie proximale (fig. 4b) a ~t~ r6colt~ dans le premier niveau riche en Graptolites. I1 est incomplet et sa sicula n'est pas visible. L'angte de divergence des branches, d'abord de 80 °, atteint 160 ° au-dela du point de flexure qui apparaR sur chaque branche, entre les th~ques 6 et 8. La largeur des branches croft de 1,10 mm

l'ouverture de la th~que 1 jusqu'~ 1,90 mm au niveau de la flexure (th~que 7) et atteint 2,30 mm fi 10 mm de leur origine (th~que 12).

En Boh~me, selon B. BouEek (6), D. v. similis est abondante et limit~e ~ la Zone ~ "Corymbograptus" v. similis que cet auteur corr6le avec la Zone a Didymograptus deflexus de la zonation standard des Graptolites de l'Ordovicien britannique.

En Boh6me, D. v. similis est associ6e ~ Didymograptus uniformis et D. simulans. Ces deux esp~ces ont ~t6 d~crites l'origine par G.-L. Elles et E.-M.-R. Wood (9) dans le "Skiddaw Group" du Nord-Ouest de l'Angleterre, off leur associa-

tion est probablement limit~e ~ la Zone ~ Didymograptus nitidus (10). I1 appara~ done qu'une corr~htion entre la Zone "C. '" v. similis de Boh6me et la Zone ~ 1). nitidus serait la plus satisfaisante. Un ~ge Arenig moyen (Zone ~ D. nitidus)

semble done le plus vraisemblable pour les niveaux qui, dans la Formation de Postolonnec, livrent D. v. similis.

C o n c l u s i o n

Dans le contexte stratigraphique de l'Ordovicien inf6rieur armoricain, l'existence de Graptolites de l'Arenig moyen (Zone ~Nitidus) dans la Formation de Postolonnec peut surprendre. En effet, personne n'avait encore 6mis l'id6e d'un age Arenig moyen pour la base des formations ~ dominante argfleuse correspondant aux "schistes h Calym~nes" des anciens auteurs, et une telle attribution stratigraphique n'avait m6me pas ~t6 retenue pour la totalit~ de la Formation du Gr~s armoricain (2).

Avec la d~couverte de Didymograptus v. similis, associ6e ~tdes Chitinozoaires ~ la base de la Formation de Postolonnec, il convient de repenser les attributions stratigraphiques ant6rieures. Certes les Graptolites de la Zone Nitidus ne sont connus pour l'instant que dans la seule coupe de Postolonnec mais il n'est pas exclu que darts d'autres localit~s des fragments de Graptolites d~flexes aient pu ~tre confondus avec des branches de Didymograptus du "groupe murchisoni". I1 faut d'ailleurs rappeler que des Graptolites d~flexes ont d~j~ ~t6 observ6s dans des schistes surmontant la Formation du Gr~s armoricain, pros de P16chatel [cf. Philippot (1), p. 59 - 62]. D'autres Graptolites de ce type sont ~galement connus dans le gisement de La Pile [of. Philippot (1), p. 50 - 54] mais dans un contexte g~ologique pour l'instant obscur.

L'age Arenig moyen de la base de la Formation de Postolonnec ne constitue pas un fait totalement isol~ ; les r~sultats pr~lin~.inaires obtenus par l'un de nous (F.P.) sur les Chitinozoaires de diverses localit~s du Massif armoricain vont en effet dans le m~me sens. L'analyse d&aill~e de la succession des assemblages de Chitinozoaires du Gr~s armoricain [qui avait d~ja livr6 des microfossiles de l'Arenig s.l. h J. Deunff et J.-J. Chauvel (11)] et de la base des formations argileuses sus-jacentes, montre qu'il n'y a pas rupture brutale mais plut6t changement progressif de la composition des assemblages. Ces relais successifs d'esp~ces contrastent d'ailleurs avec le renouvellement complet des Chitinozoaires, plus haut dans la s~rie, au Llanvirn inf~rieur. L'age de l'extr~me base des formations argileuses ne diff~re done pas fondamentalement de celui du Gr~s armoricain qui est attribu6 a la base de l'Arenig moyen grace aux Chiti- nozoaires (F.P., en preparation).

En conclusion, m6me si l'on admet qu'un 16ger diachronisme reste possible pour la base de la Formation de Postolonnec et des formations homologues, l'age Arenig moyen obtenu ici a d'importantes r6percussions au sein du Massif armoricain sur les reconstitutions pal6og~ographiques et s6dimentologiques de l'Ordovicien inf~rieur. Les s~diments fins, qui correspondaient aux d~p6ts ar6nac~s littoraux du Gr~s armoricain, ne doivent plus ~tre recherch~s dans des terrains de l'Arenig sup~rieur ou du Llanvirn inf6rieur, mais dans un mat6riel argileux d'~ge Arenig moyen, comme celui que l'on conna~ par exemple en Montagne Noire (Sud de la France). Toutefois, si l'ensemble Gr~s armori- cain-extreme base des formations sus-jacentes appartient gt l'Arenig moyen, il sera difficile, ~ l'int~rieur de ce laps de temps, de faire apparaftre un ~ventuel diachronisme du toit du Gr~s armoricain. Seuls des outils de datation h haut

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pouvoir de r6solution (comme les Chitinozoaires par exemple) sont susceptibles de d6celer de faibles diachronismes expliquant le d6veloppement, au cours de l'Arenig moyen, d'une s6dimentation ar6nac6e de type littoral sur une surface au moins aussi vaste que l 'ensemble du Massif armoricain et une partie de la P6ninsule ib6rique.,

Enf'm, l'~ge Arenig moyen, retenu ici pour la base de la Formation de Postolonnec, conduit ~ reconsid6rer le probl6me des migrations de faunes benthiques (Trilobites, Ostracodes, Brachiopodes, Biva lves . . . ) au sein des provinces pal6obiog6ographiques europ6ennes, durant l 'Ordovicien inf6rieur. Cette attribution stratigraphique montre en effet que les premieres populations sont d~j~ diversifi6es d~s l'Arenig moyen et non ~ partir du Llanvirn comme on l 'admettait jusqu'ici.

R 6 f 6 r e n c e s b i b l i o g r a p h i q u e s

(1) PHILIPPOT A. - M~m. Soc. gkol. minkral. Bretagne, Rennes, 8, 1950, p. 1 - 295. (2) BABIN C1. et al. - in The Ordovician System, M.G. Bassetkdit.~Proc. Palaeont. Assoc. Symp. Birmingham (1974), Cardiff, 1976,..p. 359 - 385. (3) LINDSTROM M. et alii- Geologica et Palaeontologica, Marburg, 8, 1974, p. 15 - 28. (4) LINDSTROM M. - in The Ordovician System, M.G. Basset~dit.,Proc. Palaeont. Assoc. Symp. Birmingham (1974), Cardiff, 1976, p. 501 - 522. (5) HENRY J.-L. etaL - Ann. Soc. gkol. Nord, Lille, 96, 4, 1976, p. 275 - 281. (6) BOUCEK B. -Academia, Prague, 1973, p. 1 - 185. (7) OBUT A.-M. & SOBOLEVSKAYA R.-F. - Akad. Nauk. SSSR, Sibir. Otdel., lnst. Geol. i Geofiz. - Nauch. - lssled., lnst. Geol. Artiki, Moscou, 1964, p. 1 - 86 (en russe). (8) BULMAN O.-M.-B. - Treatise on Invertebrate Paleontology, 5, (26me 6d.), Geol. soc. America, Inc. and Univ. o f Kansas, Boudler, Colorado and Lawrence, 1970, p. VI 1 - VI 63. (9) ELLES G.-L. & WOOD E.-M.-R. - Palaeont. Soc. Monograph, London, 1901, 1, p. 1 - 54. (10) JACKSON D.-E. - J. Paleont., Lawrence, 36, 2, 1962, p. 300 - 313. (11) DEUNFF J. & CHAUVEL J.-J. - - C.R. somm. Soc. gdol. France, Paris, 6, p. 196 - 197.