Dating the late Miocene marine sediments around the southern middle Durance valley (Provence, SE France): new evidences for a Tortonian age

Datation des sédiments marins du Miocène supérieur autour du sud de la vallée de la moyenne Durance (Provence, SE France) : nouvelles évidences pour un âge Tortonien

¹ Aix Marseille Univ., CNRS, IRD, INRAE, College De France, CEREGE, Aix‑en‑Provence, France
² Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CRPG), UMR 7358, CNRS, Université de Lorraine, Vandœuvre-lès-Nancy, France
³ GeoSphere Austria, Department of Geophysics and Conrad Observatorium, Hohe Warte 38, 1190 Vienna, Austria
⁴ French Alternative Energies and Atomic Energy Commission (CEA), DES, CEA Cadarache, Saint Paul, Lez Durance, France
⁵ University Grenoble Alpes, University Savoie Mont Blanc, CNRS, IRD, University Gustave Eiffel, ISTerre, Grenoble, France
⁶ Ginger CEBTP, division Géosciences, Jacou, France
⁷ Aix Marseille Univ, CNRS, FR ECCOREV, Aix-en-Provence, France

^* e-mail: demory@cerege.fr

Received: 23 August 2023
Accepted: 5 June 2024

Abstract

The present study aims dating the topmost 50 m of a 115 m-long core retrieved from a valley located in the Cadarache Area (Upper Provence, South East France). Based on burial dating by in situ produced cosmogenic nuclides (¹⁰Be, ²⁶Al and ²¹Ne), and paleomagnetic analyses, a Tortonian age was determined for the sedimentary succession exhibited in the core. In addition, thin sections, grain size analyses and quartz morphoscopy were used to characterize a shallow marine environment and to correlate the sediment core to the surrounding exposed sections. When comparing the studied sedimentary record to global sea level estimates, we establish that the local Tortonian transgression was not synchronous with the global scale sea level high-stand, but happened more likely later, during a global regressive trend. The timing of the Tortonian flooding in Upper Provence was therefore most probably driven by regional tectonic forcing.

Finally, the Tortonian shallow marine sediments are topped by lacustrine tight carbonates. These carbonates protect the marine sediments from the following major erosional events resulting from the Messinian sea level drop and from interglacial-glacial fluctuations that both yielded to the present-day valley topography.

Résumé

Cette étude propose de dater les 50 premiers mètres d’une carotte de 115 m prélevée dans une vallée dans le secteur de Cadarache (Haute Provence, sud-est de la France). La datation de l’enfouissement par les nucléides cosmogéniques produits in situ (¹⁰Be, ²⁶Al et ²¹Ne) et les analyses paléomagnétiques ont permis de déterminer un âge Tortonien pour la succession sédimentaire contenue dans la carotte. En outre, des lames minces, des analyses granulométriques et la morphoscopie des quartz ont été utilisées pour caractériser un environnement marin peu profond et pour établir une corrélation entre les sédiments de la carotte et les affleurements environnants. En comparant l’enregistrement sédimentaire étudié aux estimations du niveau de la mer à l’échelle mondiale, nous établissons que la transgression du Tortonien n’était localement pas synchrone de l’élévation du niveau de la mer à l’échelle mondiale, mais qu’elle s’est plutôt produite plus tard, au cours d’une tendance régressive globale. Le moment de l’inondation au Tortonien en Haute Provence a donc très probablement été déterminé par des forçages tectoniques régionaux.

Enfin, les sédiments marins peu profonds du Tortonien sont surmontés de carbonates lacustres. Ces carbonates protègent les sédiments marins des événements postérieurs d’érosion majeur, résultant de la baisse du niveau de la mer au Messinien et des fluctuations interglaciaires qui ont toutes deux donné lieu à la topographie actuelle de la vallée.