In the different outcrops, the nodules are distributed as discontinuous layers parallel to the bedding. Their carbonate content (low-Mg calcite) varies between 75 and 90%. These concretions display a characteristic lamination, which is in continuity with that of the enclosing black shales. This lamination pinches out as a consequence of compaction. In certain instances, the microfacies is a microsparite but, most frequently, it is a pelbiomicrosparite (according to their specificity, beside pellets, bioclasts may be composed of planktonic foraminifera, radiolaria, nannofossils, sponge spicules, ostracoda, bone fragments…). The isotopic ratio of carbon is rather light, being comprised between −13.2 and −22.5‰ PDB.

Several characteristics must be emphasized.

The nodules from the ‘Schistes carton’ [8,9] display frequent young ammonites and numerous aggregates. In the ‘Niveau Paquier’ [1,2], three occurrences may be presented. (1) The nodules from Les Oustaus (of large size) present hummocky structures, which suggest storm deposits; they are almost devoid of bioclasts. (2) Crown-like concretions from Tartonne are vertically piled and organized around vertical burrows; they are also devoid of bioclasts. (3) Numerous nodules from Les Coignets are also centred on burrows, but other are not linked with any bioturbation. Bioclasts are numerous, mainly planktonic foraminifera, radiolaria, but also young ammonites; detrital grains are frequent. Nodules from the Querecual Formation [10] are diversified. Bioclasts are generally abundant, and the presence of young ammonites in some instances must be stressed as that of abundant pellets and microcoprolites (g. Palaxius). The nodules from Tarfaya [5,6] are rather characterized by the abundance of Pithonella besides planktonic and benthic foraminifera, but also by bivalves, brachiopoda and ammonites.

The four examples come from organic-rich black shales deposited under recurrent anoxic conditions [1,2,5,6,8,10]. The different composition of laminae results from variations in physicochemical characteristics of the water column.

Practically all nodules are centred on sedimentary heterogeneities. Such a correlation is so general that it would hardly be fortuitous. These heterogeneities could be purely mechanical (hummockies) or biogenic (burrows, pellets) and result from very early sediment reworking (syn- or post-deposition). Thus they must induce a rather high porosity in early stages of burying. Such a high porosity induced by accumulation of pellets and microcoprolites would be favourable to diagenetic precipitations, as for calcite.

In some concretions, young ammonites may be present among abundant faecal pellets or microcoprolites. Such an association allows us to propose the hypothesis that the faecal pellets could be catabolic products of these molluscs. This supposes that these ammonites might live on organic matter either produced in surface water by phytoplanktonic organisms and sedimented, or produced on the sedimentary surface by microbial/algal mats. So, nodules may have preserved ammonite clutches. This requires a sufficient level of oxygenation to allow the activity of these organisms, even if we suppose that the ammonites have succumbed to an early death, as a consequence of anoxia.

Furthermore, these cases illustrate the variety in the conditions of oxygenation in bottom waters at different time scales (e.g., seasons, years).

Ils sont répartis selon un niveau parallèle à la stratification, sur 50 cm d'épaisseur (conditions d'affleurement limitées). De forme généralement ovoïde, mais parfois rognonneuse, leur taille varie de quelques centimètres à quelques décimètres. Ces nodules (75–80 % CaCO₃) présentent souvent une structure laminée en continuité avec celle, déformée et compactée, des argilites encaissantes. Au microscope, les lamines se distinguent par deux termes alternants, l'un de texture wackestone à packstone, l'autre de texture mudstone ; elles sont soulignées par de petits éléments figurés, tels des ostracodes, des débris osseux (écailles, vertèbres, dents) et des ammonites juvéniles inframillimétriques (rares ammonites adultes et rares fragments végétaux, foraminifères absents). Un examen plus détaillé montre que la matrice nodulaire est microsparitique et comporte de nombreux agrégats de 100 à 200 μm, disposés selon les lamines ; si certains pellets sont micritiques (teinte grisâtre) et renferment des coccolithes, beaucoup sont constitués de matière organique (teinte brun orangé) et renferment des spores d'algues (10–15 μm), ainsi que de petits globules susceptibles de représenter des bactéries (?). Le microfaciès de ces nodules est donc une pelbiomicrosparite. La composition isotopique montre un δ13C voisin de −15‰ PDB et un δ18O de l'ordre de −3‰, tant à l'intérieur qu'à l'extérieur des nodules.

Ils se rencontrent de manière sporadique.

– Aux Oustaus, les nodules (±90% CaCO₃), aplatis selon le litage, présentent une taille moyenne de plusieurs décimètres (jusqu'à 2 m). Ils présentent une structure laminée, qui se pince progressivement en périphérie, sous l'effet de la compaction. Quelques structures mécaniques sont détectables ; des lamines tronquées sont recouvertes par des faisceaux de lamines en mamelons, suggérant des rides de tempêtes. Excepté quelques ammonites, ces miches ne présentent pas de matériel biogénique identifiable. Le microfaciès correspond à une matrice microsparitique, à rares éléments figurés. La composition isotopique montre une faible teneur en isotope lourd du carbone (δ13C=−13,2‰ PDB).

– À Tartonne, les nodules (±80% CaCO₃) présentent une forme et une disposition singulières : il s'agit de couronnes, dont le diamètre extérieur mesure de quelques centimètres à environ 45 cm, la largeur et l'épaisseur, quelques centimètres ; les couronnes sont généralement disposées en colonnes de hauteur métrique, autour d'un axe central occupé par une marne non laminée. Ces nodules présentent également une structure laminée, qui se pince vers l'intérieur et vers l'extérieur de la couronne. Le microfaciès est constitué d'une microsparite plus ou moins fine selon les lamines, incluant quelques lits de grains de quartz silteux. Ces concrétions se sont donc développées dans la marne laminée autour de terriers verticaux, tels ceux formés par des crustacés.

– Aux Coignets, bon nombre de nodules (±85% CaCO₃) sont aussi centrés sur des terriers verticaux ; toutefois, dans certains cas, le lien avec la bioturbation n'est pas attesté. Leur microfaciès est une pelbiomicrosparite laminée. On reconnaît des faisceaux de lits à grains de quartz et glauconie (environ 50 μm), résultant d'apports par courants de faible énergie. Des ammonites juvéniles (250–500 μm) jouxtent souvent ces lits ; radiolaires et foraminifères planctoniques sont nombreux ; les spicules d'éponges sont fréquents. Les pellets sont assez aplatis, du fait d'une compaction substantielle. La teneur en isotope lourd du carbone est faible (δ13C=−22,5‰ PDB).

Cette formation montre un grand nombre d'horizons stratiformes à nodules calcaires (80–95% CaCO₃). Si quelques-uns dépassent le mètre, la plupart sont pluricentimétriques. La structure laminée est presque toujours visible au sein des nodules, offrant une déformation progressive vers la périphérie, en réponse à la compaction. Cette lamination, consécutive à l'alignement d'abondants pellets, est en relation avec la lamination du sédiment encaissant. Sur l'un des échantillons (Q35), le nodule est pincé entre deux lamines à abondants foraminifères planctoniques et se situe au niveau d'un lit à foraminifères planctoniques rares et de petite taille, mais riche en pelotes fécales à coccolithes (de brouteurs planctoniques). En revanche, d'autres nodules peuvent englober plusieurs lits à nombreux foraminifères planctoniques de taille habituelle. Si quelques nodules présentent des microcoprolithes de crustacés anomoures (par exemple, Palaxius), de l'ordre du millimètre, la grande majorité montre des pellets de taille modeste (50 à 300 μm), de morphologie irrégulière ; certains sont composés de coccolithes, d'autres, plutôt arrondis et bien calibrés, sont formés d'une micrite argileuse, dénotant une origine benthique. Dans ce dernier cas, des ammonites juvéniles (quelques centaines de microns) sont parfois présentes, à remplissage de sparite, ou parfois de pyrite. La matrice de beaucoup de ces nodules est constituée d'une microsparite dans laquelle se reconnaissent les fantômes de nombreux foraminifères ; radiolaires, diatomées et ostracodes s'y rencontrent également. Le microfaciès peut ici encore être décrit comme une pelbiomicrosparite. Dans l'ensemble, les nodules étudiés livrent donc des témoins évidents d'une activité benthique.

Les nodules de Tarfaya (CaCO₃ > 95 %) sont répartis selon des horizons stratiformes dans les black shales et présentent une lamination interne caractéristique, dont la déformation vers les bordures atteste la compaction différentielle. Une enveloppe siliceuse équatoriale se développe autour de ces concrétions. Elles contiennent d'abondants péloïdes, des ammonites, des bivalves, des foraminifères benthiques et planctoniques, ainsi que des pithonelles, des radiolaires et des diatomées. Si la disposition des nodules au sein des couches n'est pas clairement définie, leur richesse en bioclastes est caractéristique, par rapport aux marnes encaissantes ; ce fait était initialement interprété comme résultant d'une préservation différentielle [6]. Le δ13C est de l'ordre de −12,3‰ PDB (δ18O=−2,9‰) au cœur des concrétions.

Dans les quatre exemples évoqués, les nodules présentent en commun, outre une composition calcitique sous forme microsparitique, l'abondance de pyrite (essentiellement framboïdale), la fréquence de phosphates bioclastiques ou diagénétiques et la présence plus sporadique de barytine (notamment comme minéralisation des phragmocônes d'ammonites).

Les nodules sont, dans leur quasi-totalité, centrés sur des hétérogénéités sédimentaires. Cette corrélation nodules–hétérogénéités est si générale qu'elle ne saurait être fortuite. Qu'elles soient purement induites par des processus mécaniques (rides de tempêtes) ou qu'elles correspondent à des processus biogéniques (bioturbation, pelletisation), ces hétérogénéités sont le résultat de remaniements très précoces syn- ou post-dépôt. La conséquence première est vraisemblablement une porosité supérieure à celle de l'encaissant lors des premiers stades de l'enfouissement.

La question se pose à propos du rôle de l'activité des organismes benthiques dans la genèse des nodules. En effet, à côté des terriers proprement dits, qui fournissent souvent le support physique de concrétions, les déjections de la méïofaune épibenthique détritivore ou brouteuse (pellets, microcoprolithes) s'accumulent ; elles fournissent alors un substrat sableux au sein de vases, offrant ainsi une porosité plus élevée, donc favorable à des néogenèses diverses, telle la précipitation de calcite. Ainsi, les nodules pourraient résulter de la cimentation précoce d'une vase laminée, non perturbée par des organismes endobenthiques fouisseurs.

L'abondance des microcoprolithes étant restreinte aux nodules, elle dénote une certaine pérennité du site de développement de cette faune épibenthique, susceptible de durer des centaines, voire des milliers d'années ; la raison possible est que la pelletisation, ayant modifié les caractéristiques mécaniques et chimiques du sédiment, aurait favorisé localement l'implantation de certaines formes de vie (rétroaction). Étant donné leur extension limitée, il s'agirait d'îlots de vie métazoaire benthique, l'épibenthos pouvant correspondre à différents organismes, notamment des annélides polychètes [4,7], mais aussi des mollusques gastéropodes, cette faune se nourrissant de tapis microbiens ou de la manne de matière organique planctonique. Toutefois, l'agencement en lamines des pellets, dû à leur variation d'abondance et de taille, montre que l'activité des organismes n'était pas constante dans le temps. Ces variations sont en relation avec les fluctuations des communautés planctoniques enregistrées dans les black shales encaissants.

La présence d'ammonites minuscules interprétées comme des juvéniles [8,9] se révèle relativement fréquente. Leur association avec les accumulations de pellets ne paraît pas le fruit du hasard et certains microcoprolithes pourraient correspondre, au moins en partie, aux produits cataboliques de ces animaux, en supposant que ces ammonites au stade juvénile aient été benthiques, en tout cas au moins près du fond. Elles devaient donc se nourrir sur le fond, soit de matières organiques sédimentées depuis la surface, hypothèse s'accordant de profondeurs variées, soit d'algues benthiques, solution limitée à la zone photique, soit de tapis microbiens benthiques, soit encore de la méïofaune (polychètes), hypothèses pouvant s'accommoder de profondeurs importantes – de tels voiles ont en effet été mis en évidence par exemple sur la marge Pérou–Chili [13]. Nous proposons ici l'hypothèse qu'un certain nombre de ces nodules représenteraient en quelque sorte la fossilisation de pontes d'ammonites.

On observera, par ailleurs, qu'un degré d'oxygénation suffisant était nécessaire pour maintenir, au moins pendant un certain temps, l'activité de ces organismes (ammonites), même si l'on peut supposer que les individus observés dans les nodules ont rencontré une mort prématurée aux périodes d'anoxie. Ceci illustre la variabilité des conditions d'oxygénation des eaux de fond, comme évoqué pour les Schistes carton et le niveau Paquier [2,9], et ce à toutes les échelles de temps : saisonnières, pluriannuelles…. Entre autres choses, et comme l'avaient suggéré Cuomo et Bartholomew [4], ces données rendent contestable l'attribution d'un degré d'oxygénation donné à un type de faciès, qui intègre, en fait, le télescopage de multiples événements.