Fate and impact of fluvial inputs on continental margins : biogeochemical and environmental importance of the recycling in the sediments of the Rhône River prodelta

Devenir et impact des apports fluviaux sur les marges continentales : importance biogéochimique et environnementale du recyclage dans les sédiments du prodelta du Rhône

• Auteur / Autrice : Cécile Cathalot
• Direction : Christophe Rabouille
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Oxygène

Minéralisation benthique

Apports fluviaux

Bilan carbone

Océans côtiers

Résumé

L’objectif principal de ce travail était d’étudier le devenir biogéochimique du matériel organique particulaire du Rhône, et les mécanismes impliqués dans le cycle du carbone au niveau de son delta. L’utilisation de microélectrodes in situ a permis l’obtention de profils haute résolution d’oxygène dans les sédiments et l’estimation du recyclage sédimentaire. Il apparait que la variabilité saisonnière des apports rhodaniens tant qualitative que quantitative influence l’activité de minéralisation benthique dans le delta du Rhône. Cependant, l’impact de ces apports pulsés est limité dans le temps, les sédiments deltaïques constituant un centre actif de dégradation du carbone organique pérenne. Des mesures isotopiques (Δ14C et δ13C) ont confirmé que le prodelta en plus d’une zone prépondérante de minéralisation est le siège d’un enfouissement massif du matériel organique particulaire du Rhône. L’utilisation d’un modèle numérique stationnaire diagénétique a permis de quantifier les termes d’enfouissement et de dégradation, et souligné l’importance de la minéralisation anoxique. Un pool important de matières en suspension du plateau continental en constante recirculation alimentant le prodelta a été identifié: des particules terrigènes et marines déjà dégradées, ayant subi plusieurs cycles de déposition/resuspension, diluent les particules rhodaniennes, diminuant ainsi la labilité du matériel atteignant le sédiment. Enfin, des mesures de respiration dans la colonne d’eau ont souligné l’effet des variations du régime hydrologique du Rhône qui modifient distinctement les termes d’export de carbone du delta vers la marge continentale.

The main purpose of this work was to study the biogeochemical fate of the Rhône River particulate organic matter, and investigate the mechanisms involved in the carbon cycle of its delta. In situ microsensors measurements allowed us to perform high resolution oxygen profiles in the sediment and estimate thus the sediment recycling. It appears that the seasonal variability of the Rhône River inputs, both in quality and in quantity, impacts the benthic mineralization activity in the Rhône River delta. Nevertheless, the influence of these pulsed inputs is limited in time: deltaic sediments are a stable centre of organic carbon degradation. More than just a major mineralization area, isotopic analyses (14C and δ13C) showed that the prodelta also acts as a massive burial centre for organic particulate matter of the Rhône River. Using a stationary diagenetic numerical model, we were able to quantify these burial and degradation terms, and highlighted the importance of anoxic mineralization processes. Moreover, an important pool of suspended matter particles feeding the prodelta and originating from the adjacent continental shelf was identified: terrigeneous and marine particles, already degraded and that have encountered many deposition/resuspension cycles, dilute the riverine particles and decrease thus the lability of the material reaching the sea floor. Finally, respiration measurements in the water column underlined the impact of hydrological variations of the Rhône River that change distinctly the carbon export terms from the delta towards the continental margin.