The giant quaternary Ballik travertine system in the Denizli basin (SW Turkey): a palaeoenvironmental analysis

Résumé En Fr

This research forms the basis for the applicability of the Dunham (1962) classification of carbonated rock lithofacies to the analysis of the giant Ballik travertine architecture, while reconstructing lateral and vertical environmental changes. This study provides an analogue for spring-related deposits encountered offshore Brazil and Angola by linking macroscopically travertine lithofacies distribution to depositional environments. The analysis is based on rock-building constituents such as gastropods, charophytes, intraclasts, phytoclasts, coated grains, dendrites etc., forming micro-sedimentary fabrics with different structures such as packstone, grainstone, wackestone and boundstone, these latter closely associated with crust of dendrites and phytoherm of reeds and bryophytes. Our findings indicate that the Ballık travertine area consists of a “Lower” and an “Upper Domain” reflecting different depositional environments. More specifically, the “Lower Domain” consists from west to east of a laterally complex amalgamation of extended pool, marsh pool and flood plain environments that formed from a mixture of spring and ground waters. The extended pond environment characterised by a boundstone facies of stromatolites in the west evolves eastward into a marsh pool and flood plain. This is because CO2 degassing and water temperature decreased as the water depth of the Lower Domain reduced towards the east. The marsh pool environment includes packstone to grainstone lithofacies and abundant wackestone lithofacies made of phytoclasts, whose crusts exhibit pustular fabrics. Moreover, the flood plains along with the marsh pool consist dominantly of packstone to grainstone lithofacies with many gastropods and intraclasts, interfingered with wackestone lithofacies made of phytoclasts. Irregular clotted fabrics, along with coated grains with radial fibres, high lime mud content with bioturbation are also present. The “Upper Domain” displays a laterally less heterogeneous palaeoenvironmental distribution with flooded slope and flood plain deposits. The eastern part of the “Upper Domain” is characterized by a systematic alternation of these environments, with intercalations of wackstone lithofacies made of phytoclasts, packstone to grainstone lithofacies made of intraclasts and lime muds as well as coated grains. The flood plain has coated grains having peloidal nuclei and coatings of sparry laminations and clotted fabric of peloids representing intraclasts, whereas, the flooded slope possesses coated grains with coatings of dendrites and nuclei of peloids, boundstone of stromatolites which have flat‑laminated and columnar-laminated fabrics indicating a laminar discharge away from the spring(s). Alluvial fan and palustrine deposits with abundant bryophytes and reeds frequently interfinger with marsh pool environment in the “Lower Domain”, and with the flood plain and flooded slope environments in the “Upper Domain”. The results illustrate well how environmental changes identified in the two different domains have induced heterogeneity in reservoir‑based depositional architecture.

Cette recherche s’appuie sur l’analyse des lithofaciès du travertin quaternaire de Ballık en utilisant le système de classification pour les roches carbonatées de Dunham (1962), tout en reconstituant les changements environnementaux latéraux et verticaux. Cette étude fournit un analogue pour les dépôts de source rencontrés au large du Brésil et de l’Angola en établissant un lien entre la distribution macroscopique des lithofaciès de travertin et les environnements sédimentaires. L’analyse des lithofaciès est basée sur l’étude microscopique des roches tels que les gastéropodes, charophytes (algues vertes), intraclastes, phytoclastes, grains enrobés, dendrites, etc., formant des tissus micro‑sédimentaires liés entre eux durant le dépôts (boundstone), dont le faciès est étroitement associé à la croûte de dendrites et au phytohermes de roseaux et de bryophytes, ou constitué postérieurement et dont la structure est alors caractérisée par l’absence d’une matrice de particules fines (grainstone) ou une présence modérée, laissant les grains jointifs (packstone), à élevée (wackestone), les grains étant alors non‑jointifs. Nos résultats indiquent que la zone de travertin de Ballık se compose d’un « Domaine inférieur » et d’un « Domaine supérieur » reflétant différents environnements de dépôts. Plus précisément, le Domaine inférieur consiste d’ouest en est en une amalgamation latéralement complexe d’environnements de lacs, de marais et de plaines inondables qui se sont formés à partir d’un mélange d’eaux de source et d’eaux souterraines. L’environnement de remplissage lacustre incluant des stromatolites à l’ouest évolue vers l’est en un marais et une plaine inondable. En effet, le dégazage du CO2 et la température de l’eau ont diminué à mesure que la tranche d’eau du Domaine inférieur diminuait vers l’est. L’environnement de marais comprend des lithofaciès de type packstone à grainstone et un lithofaciès abondant de type wackestone de phytoclastes, dont les croûtes présentent des structures pustuleuses. De plus, les plaines inondables ainsi que le bassin marécageux se composent principalement de lithofaciès de type packstone à grainstone avec de nombreux gastéropodes et intraclastes, entrecoupés de faciès wackestone à phytoclastes. On note également une fabrique grumeleuse irrégulière, accompagnée de grains à structure fibreuse radiale et revêtements, une teneur élevée en boue calcaire et la présence de bioturbations. Le « Domaine supérieur » présente une distribution paléoenvironnementale latéralement moins hétérogène avec des dépôts de pente inondée et de plaines d’inondation. La partie orientale du « Domaine supérieur » se caractérise par une alternance systématique de ces environnements, avec des intercalations de lithofaciès, de type wackestone à phytoclastes et packstone to grainstone à intraclastes, et de boues calcaires ainsi que de grains enrobés. Les dépôts de plaine d’inondation sont constitués de grains formés d’un noyau de peloïdes et d’un revêtement de laminations sparitiques, organisés en une fabrique grumeleuse d’intraclastes, alors que les dépôts de pente inondée incluent des grains enrobés de dendrites et noyaux en peloïdes et fragments de stromatolithes, dont les fabriques sont à laminations plates et en colonne indiquant un écoulement laminaire éloigné des sources. Les dépôts alluviaux en éventail et palustres riches en bryophytes et roseaux interfèrent fréquemment avec les environnements de marécage dans le « Domaine inférieur », et avec les environnements de la plaine d’inondation et de pentes dans le « Domaine supérieur ». Les résultats illustrent bien comment des transitions environnementales irrégulières, qui se reflètent dans différents domaines, induisent une hétérogénéité dans la structure du gisement.