La dynamique biogéochimique des espèces rédox dans les sédiments modernes du Golfe de Gascogne

The behaviour of redox species in the modern sediment of the Bay of biscay (France)

• Auteur / Autrice : Gwénaëlle Chaillou
• Direction : Pierre Anschutz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du vivant. Géosciences. Sciences de l'environnement. Océanographie, paléo-océanographie
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Bordeaux 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sédiments (géologie)

Sédiments marins -- Teneur en métaux

Diagenèse

Résumé

Les mécanismes biogéochimiques benthiques modifient la chimie et la minéralogie dans les premiers centimètres sous l'interface eau/sédiment. Ces mécanismes sont liés à la dégradation de la matière organique exportée vers le plancher océanique et déterminent les cycles benthiques des espèces rédox majeures et en trace, le devenir de la matière organique sédimentaire et des contaminantsCe travail de thèse permet de préciser la dynamique des espèces rédox dans les sédiments marins modernes du Golfe de Gascogne (marge Aquitaine et canyon de Capbreton), mais aussi aide à la calibration et à l'interprétation de traceurs chimiques des conditions d'oxydo-réduction et de la productivité exportée. Les profils verticaux des composés rédox majeurs acquis aussi bien dans la fraction dissoute (O2, NO3-, NH4+, Mn2+, Fe2+, SO42-) que particulaire (oxy-hydroxydes de Mn, carbonates de Mn, oxydes de Fe réactif, soufre total, carbone organique et inorganique) ont permis d'identifier et de quantifier des séquences temporaires de réactions diagénétiques (nature et prédominance des réactions, flux, variations spatio-temporelles). Si le schéma classique de zonation rédox est bien respecté, de nouvelles réactions peuvent aussi se mettre en place et créer des voix métaboliques alternatives. Ces mécanismes mettent principalement en interaction les cycles benthiques des espèces azotées et des métaux (Mn et Fe) et peuvent contribuer à une production anoxique d'espèces oxydées (exemple des nitrates). Les sédiments détritiques du canyon de Capbreton ont permis plus particulièrement d'étudier l'évolution temporelle des réactions diagénétiques en milieu remanié. L'analyse de U, Mo, Cd, As et des terres rares révèle que la distribution des métaux en trace est intimement liée à la présence de phases diagénétiques majeures, telles que les sulfures et les oxydes de Mn et Fe. Les cycles benthiques de ces métaux en traces sont donc dépendants des conditions rédox, mais l'interprétation de leurs signaux sédimentaires, en terme d'enregistrement des conditions environnementales passées, requiert une grande attention.

Benthic biogeochemical processes change the chemistry and the mineralogy of the first centimetres below the water/sediment interface. These processes are linked to the mineralisation of organic matter, which fall on the sea floor. They control the benthic behaviour of redox species, OM or pollutantsThe objectives of this study is to clarify the dynamic of the diagenetic redox species in the modern sediments of the Bay of Biscay (Aquitan margin and Capbreton canyon), and to calibrate geochemical proxies used to interpret redox properties of marine environment in the past. Vertical distribution of major redox compounds has been analysed in pore waters (O2, NO3-, NH4+, Mn2+, Fe2+, SO42-) and in solid fraction (Mn-oxihydroxides, -carbonate, amorphous Fe-oxides, total sulfur and both organic and inorganic carbon) in order to study and quantify depth sequences of diagenetic reactions (nature and prevailing processes, fluxes, seasonal variations). The classical sequence of redox zones has been observed, but several secondary diagenetic reactions occur, and create alternative metabolic pathways. These processes involve mainly benthic cycle of nitrogen species and metals (Fe and Mn) and could produce oxidised compounds in anoxic horizon (example of anoxic NO3--production). The recent deposition of turbidites in the Capbreton canyon allowed to study the non steady-state diagenetic processes. The vertical distribution of trace metals (U, Mo, Cd, As, and REE) is related to the presence of major diagenetic phases, such as sulfides and reactive metal-oxides (Mn- and Fe-oxides). Although their diagenetic behaviour is controlled by redox conditions, their use as markers of past surficial redox conditions needs further investigations.