Le para-taxon
The wealden facies are the most ancient sediments of the Mons Basin [60]. At Bernissart, in the western part of the basin, they are trapped in the ‘Cran aux Iguanodons’ which is an exceptional palaeontological site. The age of the wealden facies of Bernissart remains approximate. It is however essential to date these sediments in order to (1) integrate the palaeontological content of the ‘Cran’ in the geological and palaeogeographical context, and (2) clarify the timing and the nature of the initial steps of the subsidence in the Mons Basin.
Bernissart is located in the Mons Basin considered as a northeastern extension of the Paris Basin (Fig. 1). The Mons Basin is a gentle synform, filled with Mesozoic and Cainozoic sediments (Fig. 2). The wealden facies occur [30,84,96,97] (Fig. 1):
(1) in outcrops or weakly buried sediments in the northern part of the basin, from Hautrage to La Louvière (Hautrage Clays Formation, Baudour Clays Formation and lower part of the Saint-Pierre Gravels Formation);
(2) in filling several sinkholes developed on carbonates and siliciclastic sediments, for example at Bernissart (Sainte-Barbe Clays Formation);
(3) in outcrops or weakly buried white sands and sandstones in the eastern part of the Mons Basin (upper part of the Saint-Pierre Gravels Formation).
The ‘Cran aux Iguanodons’ of Bernissart (Belgium) is famous because of its abundant and very well-preserved fossils: twenty-eight specimens of
We have made palynological preparations on sixteen samples of dinosaur-bearing sediments collected at 322 meters deep during the excavations of 1878–1881. We used the
The wealden facies of the Mons Basin have been attributed to various ages on the basis of different approaches [1,2,58,60,66,68,89,92,93] (Fig. 4). A recent lithostratigraphic synthesis of Belgium concluded that they are Late Jurassic to Early Cretaceous in age [84].
The state of preservation of the palynomorphs of Bernissart is very good. The palynological assemblage shows a typical ‘wealden’ character. It comprises palynomorphs of continental origin only: spores, pollen grains and freshwater ‘algae’ spores, among plant debris. We here report for the first time the occurrence of angiosperms in the Wealden facies of the Mons Basin. The biorecord Superret-
Unlike other plant groups, the pollen of angiosperms had rapid evolutionary rates during the Early Cretaceous, allowing precise dating of continental sediments. The occurrence of the biorecord Superret-
In the reference successions of the Weald and Wessex sub-basins, the biorecord Superret-
The Middle Barremian to Earliest Aptian age of the wealden facies of Bernissart (at 322-m depth) is consistent with the previous dating suggested by Taquet [89] on the basis of the morphological evolution of the Iguanodontidae. The discovery of an abundant fauna of Iguanodontidae in Aptian beds of Niger allows Taquet [89] to propose comparisons with the European wealden fauna. The African fauna contains two distinct morphological groups: (1) a slender taxon,
The wealden facies are the most ancient sediments of the Mons Basin. The wealden facies of Bernissart (at 322-m depth) are Middle Barremian to Earliest Aptian in age, allowing us to clarify the lithostratigraphic chart of the Mons Basin (Fig. 7).
The initial steps of the Mons Basin subsidence remain a field of debate [60]. Several mechanisms were suggested [17,28,85,94], including deposition in residual topographies, development during a global extensional regime, and space created at the surface in response to the incomplete dissolution of deep anhydrites. In this context the dating of the wealden facies trapped in the ‘Cran aux Iguanodons’ enables us to integrate the initial step of the basin subsidence into its geological context. The Middle Barremian to Earliest Aptian time interval is characterized by the beginning of an eustatic drop (second order), which is consistent with the activation of the dissolution of the Visean anhydrites. The dating of the Wealden facies therefore argues about a genetic link between the beginning of the subsidence in the Mons Basin and the incomplete dissolution of the Visean anhydrites.
Pollen of angiosperms is for the first time recognized in the wealden facies, which are the most ancient sediments of the Mons Basin (Belgium). The stratigraphic distribution of the biorecord Superret-
Les sédiments à faciès wealdien (ou faciès wealdiens) sont les dépôts les plus anciens du bassin de Mons
L’âge des faciès wealdiens du bassin de Mons reste cependant très imprécis. Les dater est essentiel afin (1) d’intégrer le contenu paléontologique du « cran aux Iguanodons » dans son contexte géologique et paléogéographique et (2) de préciser l’histoire géologique du bassin de Mons, alors naissant. Cette note déterminera l’âge des faciès wealdiens de Bernissart, à partir de l’analyse palynologique et plus particulièrement du pollen d’angiospermes, pour la première fois mis en évidence en Belgique. Des implications paléontologiques et géodynamiques seront déduites de cet âge.
Le site de Bernissart est localisé dans le bassin de Mons (Belgique), à remplissage méso-cénozoïque (
Pour la première fois appliqué pour définir la formation
(1) à l’affleurement ou enfouis sous les couches albo-cénomaniennes, dans des « poches », sur la bordure nord du bassin, d’Hautrage à l’ouest jusqu’à La Louvière à l’est, ainsi qu’au centre du bassin ; ces dépôts appartiennent à la formation des Argiles d’Hautrage, à la formation des Argiles de Baudour et à la partie inférieure de la formation des Graviers de Saint-Pierre, datée de l’Albien supérieur, dans la région de Strépy
(2) en remplissages de karsts et de puits naturels (par exemple à Bernissart), regroupés dans la formation des Argiles de Sainte-Barbe (en référence à l’ancienne mine Sainte-Barbe de Bernissart) ;
(3) intercalés entre les couches de l’Albo-Cénomanien et du Turonien supérieur, dans la partie est du Bassin de Mons ; ces faciès constituent le
Seule la formation des Argiles de Sainte-Barbe sera étudiée dans ce travail.
Le « cran aux Iguanodons » de Bernissart est un puits naturel recoupant les schistes houillers, comblé par des faciès wealdiens et recouvert par des sédiments albiens à yprésiens (
Vingt-neuf squelettes complets du genre
Lors des fouilles réalisées entre 1878 et 1881 à 322 m de profondeur dans le « cran aux Iguanodons » de Bernissart, plusieurs échantillons de sédiments qui contenaient les squelettes ont été récoltés, puis entreposés à l’Institut royal des sciences naturelles de Belgique. Seize de ces échantillons (silts et argiles riches en matière organique) ont été préparés en 2001 pour en extraire la matière organique, et de procéder à leur analyse palynologique. Le traitement vise principalement à éliminer la phase minérale au moyen d’acide fluorhydrique à 70%. Le résidu organique obtenu fut filtré à 10 μm.
La majorité des observations et des déterminations palynologiques a été effectuée avec un microscope photonique en lumière transmise (généralement en contraste interférentiel–différentiel selon Nomarski). Les formes figurées dans ce travail sont repérées par leurs coordonnées relevées au moyen d’une lame graticule « England Finder ». À une autre échelle d’observation, le microscope électronique à balayage (MEB) a été utilisé pour préciser la morphologie des grains de pollen d’angiospermes (microscope JEOL 840 A, tension d’accélération = 15 kV).
En ce qui concerne les palynomorphes d’affinité non angiospermienne, nous utiliserons la classification des
Des hypothèses très différentes, fondées sur des approches diverses, ont été émises quant à l’âge des célèbres dinosaures (
L’état de conservation de l’association palynologique de Bernissart est excellent, notamment en raison de son faible degré d’altération thermique. Elle présente un cachet typiquement « wealdien », comparable à celui de nombreuses autres études menées dans les faciès wealdiens d’Europe du Nord
Les spores de fougères sont rapportées en grande majorité aux genres
Quant au pollen d’affinité gymnospermienne, il consiste essentiellement en des grains disaccates. Quelques spécimens monosaccates, appartenant notamment à l’espèce
Dès 1891, quelques paléobotanistes recherchèrent vainement des restes macroscopiques d’angiospermes dans les faciès wealdiens de Belgique
La quasi-totalité des taxons palynologiques d’origine continentale du Jurassique supérieur au Crétacé inférieur possède une extension verticale relativement longue. Même en considérant la présence conjointe de certains d’entre eux, une datation fine n’est guère possible. Cependant, quelques taxons rapportés aux Angiospermes font progressivement leur apparition dans les sédiments du Crétacé inférieur. Bien que rares et d’identification délicate en microscopie photonique, ces taxons ont une extension verticale assez réduite et autorisent en conséquence une datation relativement précise. À Bernissart, la présence de l’un d’entre eux, le
Le pourcentage du pollen d’angiospermes est faible à Bernissart, de très loin inférieur aux 10% qui caractérisent la phase MCT 5, qualifiée de « consolidation » par Hughes
Au regard de l’échelle stratigraphique internationale, les phases MCT 3 et 4 s’étendent du Barrémien moyen à la limite Barrémien–Aptien ; la limite Barrémien–Aptien s’abaisse dans la phase MCT 4, si l’argument paléomagnétique (
Cette datation est corroborée par la présence de l’espèce morphographique
Enfin, la présence de
La datation déduite de l’association palynologique (Barrémien moyen à Aptien basal) est compatible avec celle émise par Taquet
Dès lors, Taquet
Notre étude fournit une datation pour les faciès wealdiens de Bernissart et précise en conséquence la charte lithostratigraphique du bassin de Mons : ses plus anciens sédiments datés jusqu’à ce jour sont d’âge Barrémien moyen à Aptien basal (
La nature et la cause de la conservation des sédiments du bassin de Mons ont été et sont encore, au moins partiellement, controversées. Dans une synthèse de 1970
La présence de pollen d’angiospermes est mentionnée pour la première fois dans les faciès wealdiens du bassin de Mons. L’extension verticale du
Les auteurs remercient M. Bultynck pour son aide lors de l’échantillonnage de sédiments entreposés à l’Institut royal des sciences naturelles de Belgique, Mme Grasset du Service Inter-universitaire de microscopie électronique de l’université Pierre-et-Marie-Curie. Cette recherche a bénéficié du soutien du fonds Tournesol de la communauté française de Belgique et du fonds national de la recherche scientifique de Belgique.
Carte géologique simplifiée du bassin de Mons
Fig. 1. Simplified geological map of the Mons Basin [4,61]. Location of Bernissart and of the ‘pockets’ filled with Wealden facies sediments (in black) on the northern border of the Basin.
Coupe schématique nord–sud du bassin de Mons, présentant les sédiments mésozoïques et cénozoïques sur le socle paléozoïque
Fig. 2. Schematic north–south section of the Mons Basin consisting of Mesozoic and Cainozoic sediments over a Palaeozoic basement [4,60]. The ‘pockets’ filled with Wealden facies sediments (in black) are located in the northern part of the basin.
Coupe NW–SE du bord nord du bassin de Mons aux environs du « cran aux Iguanodons » de Bernissart
Fig. 3. NW–SE section of the northern border of the Mons Basin near the ‘Cran aux Iguanodons’ of Bernissart [19 (modified)]. The natural pit, formed in the detritic coal-bearing sediments, is covered by Upper Albian to Ypresian deposits. The exploitation of the Sainte-Barbe coal mine cut the natural pit at 240, 322, 356 and 415-m depth.
Synthèse des précédentes hypothèses de datation relatives aux faciès wealdiens du « cran aux Iguanodons » de Bernissart
Fig. 4. Synthesis of previous dating hypotheses of the Wealden facies sediments of the ‘Cran aux Iguanodons’ at Bernissart [1,2,58,60,65,68,89,92,93].
Fig. 5. Biorecord Superret-
Stratigraphie des faciès wealdiens de la formation des Argiles de Sainte-Barbe, à 322 m de profondeur dans le « cran aux Iguanodons » de Bernissart :
Fig. 6. Stratigraphic distribution of the Wealden facies sediments from the Sainte-Barbe Clays Formation, at 322-m depth in the ‘Cran aux Iguanodons’ de Bernissart:
Lithostratigraphie des sédiments crétacés inférieurs à turoniens du bassin de Mons
Fig. 7. Lithostratigraphy of the Mons Basin from Early Cretaceous to Turonian [84, modified]. The Wealden facies (in black) of the Saint-Pierre Gravels and Sainte-Barbe Clays Formations are mentioned [97, this work]. The Wealden facies of the Hautrage Clays Formation, Baudour Clays Formation (not mentioned in the figure) are Late Jurassic to Early Cretaceous [84]. Fm = Formation.