Sédimentation organique profonde associée au système d'upwelling du courant du Benguela (Atlantique Sud-Est). Facteurs de contrôle à l'échelle de la marge au cours du Quaternaire

The Atlantic southeastern deep margin is characterized by a very significant accumulation of organic carbon during the last climatic cycles: the contents are among the highest of the world for deep oceanic sediments (from 5 to 18-20% at 1000m depth, from 0.5% to 8% at 3500m depth). These accumulatio...

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Bibliographic Details
Main Author: Blanke, Raphaël
Other Authors: Paléobiodiversité et paléoenvironnements, Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Institut des Sciences de la Terre d'Orléans (ISTO), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, F. Baudin et E. Lallier-Vergès(Elisabeth.Verges@univ-orleans.fr)
Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
Language:French
Published: HAL CCSD 2004
Subjects:
Online Access:https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00109828
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00109828/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00109828/file/MANUSCRIT-1.pdf
Description
Summary:The Atlantic southeastern deep margin is characterized by a very significant accumulation of organic carbon during the last climatic cycles: the contents are among the highest of the world for deep oceanic sediments (from 5 to 18-20% at 1000m depth, from 0.5% to 8% at 3500m depth). These accumulations are related to the intense activity of upwelling cells associated with the Benguela Current system. These cells are related to the trade winds intensity blowing along coast. A study was carried out on 13 cores located along the margin, in a stratigraphic interval included between the Last Glacial Maximum (LGM) and the Holocene Climatic Optimum (HCO). The aim of this study is to understand the different factors associated with this important deep organic sedimentation. The results obtained by various methods (Rock-Eval pyrolysis, Infra-Red Fourier Transform spectrometry, observation of palynofacies and smear slides.) show a general enrichment of the organic contents in the sediments during the LGM with respect to the HCO. This study pointed out (i) an enrichment of organic content in LGM sediments with respect to HCO, with the maximum values recorded below the most active upwelling cells (Lüderitz and Walvis Bay), (ii) a negative correlation between the total organic percentages carbon and carbonates ones due to an organic matter dilution by the mineral fractions and carbonate dissolution during the organic matter degradation processes, (iii) the distribution of biogenic silica is more dependant to the external factors variations than to the differential productivity of the upwelling cells. Optical studies of organic components allow the identification of two amorphous organic matter types: a granular one, and a gel-like one. The gel-like one is related to the most active upwelling cells (Lüderitz and Walvis Bay) and is characterized by a preservation process by natural sulphurization, the granular one, is associated with a preservation process by argillaceous particles adsorption, and is found below the relatively less active upwelling cells. These results highlight the variability of the organic record during the LGM/HCO transition, which is controlled by internal and external processes of the upwelling system. The two main parameters are the variability of the productivity intensity occurring in the photic layer, and the deposit migration during the marine transgression associated with the global warming. External processes are mainly related to the contribution of the different water masses from North (Angola Current) and South (Agulhas Current, Antarctic Intermediate Water). The extrapolation of the oil potential of these sediments shows that the high productivity Lüderitz cell can be regarded as a future source rocks deposits among the most productive in the world. A comparison with an older similar climatic cycle (Pleistocene) has been realized after the study of a core from the ODP site 175-1084. Our results, completed by biomarkers data, allow supposing a very different functioning type with respect to the Late Quaternary one. This functioning type is associated with the important detrital contribution in organic and inorganic sedimentation on the Lüderitz site, and with the existence of a major climatic change, characterized by a productivity peak associated with siliceous organisms (diatoms) then carbonated (coccolithes). La marge Sud-Est Atlantique a été le siège d'une accumulation très importante de carbone organique durant les derniers cycles climatiques : les teneurs y sont parmi les plus élevées du monde pour des sédiments océaniques (de 5 à 18-20% à 1000 m de profondeur, de 0,5% à 8% à 3500 m). Ces accumulations sont liées à l'intense activité des cellules d'upwelling associées au système du Courant du Benguela, elles-mêmes fonctions de l'intensité des alizés circulant le long de la côte. Une étude a été réalisée sur des carottes réparties le long de la marge, entre le Dernier Maximum Glaciaire (DMG) et l'Optimum Climatique Holocène (OCH), dans le but de comprendre et contraindre les différents facteurs à l'origine de cette importante sédimentation organique profonde. Les résultats acquis par différentes méthodes (pyrolyse Rock-Eval, spectrométrie Infra Rouge à Transformée de Fourier, observation de lames de palynofaciès.) montrent un enrichissement général du contenu organique des sédiments au DMG par rapport à l'OCH. Cet enrichissement n'est pas homogène, et présente des valeurs maximales à l'aplomb des cellules d'upwelling les plus actives (Lüderitz et Walvis Bay). Il existe une corrélation négative entre le pourcentage de carbone organique total et celui des carbonates, due d'une part à la dilution de la matière organique par la fraction minérale, et d'autre part à la dissolution des carbonates lors de la biodégradation de la matière organique. La distribution de la silice biogène répond plus aux variations de facteurs externes plutôt qu'à la productivité différentielle des cellules d'upwelling. Les études optiques des constituants organiques ont permis l'identification de deux types de matière organique amorphe : un type granulaire, floconneux, et un type gélifié. Le type gélifié est associé aux cellules les plus actives (Lüderitz et Walvis Bay) et caractérisé par un processus de préservation par sulfuration naturelle, le type granulaire, associé à un processus d'adsorption sur des particules argileuses, se rencontre au niveau des cellules relativement moins actives. Ces différents résultats mettent en évidence des modulations de l'enregistrement organique durant la transition DMG/OCH, contrôlées par des processus internes et externes au système d'upwelling. Les deux paramètres majeurs étant la variabilité de l'intensité de la productivité se développant dans la zone photique, et la migration des dépôts lors de la transgression marine associée au réchauffement global. Les processus externes sont principalement liés aux différents apports de masses d'eaux via le Nord (Courant d'Angola) et le Sud (Courant des Aiguilles, Courant Antarctique Intermédiaire). La détermination du potentiel pétrolier de ces sédiments montre que la zone de haute productivité de Lüderitz peut potentiellement être à l'origine du dépôt de roches mères d'hydrocarbures parmi les plus productives au monde. Une comparaison avec un cycle de même nature mais plus ancien (Pléistocène) a été faite après l'étude d'une carotte du leg ODP 175-1084. Les résultats acquis, complétés par des données sur les biomarqueurs, nous ont permis de supposer un type de fonctionnement très différent de celui mis en évidence au Quaternaire terminal. Celui-ci est associé au rôle prépondérant des apports détritiques dans la sédimentation organique et inorganique sur le site de Lüderitz au Pléistocène basal, ainsi qu'à l'existence d'un changement climatique majeur, caractérisé par un pic de productivité associé à des organismes siliceux (diatomées) puis carbonaté (coccolithes).