Geochemistry of marine sediment interstitial water in the Alboran Sea, western Mediterranean Sea - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Poster De Conférence Année : 2023

Geochemistry of marine sediment interstitial water in the Alboran Sea, western Mediterranean Sea

Résumé

Le mouvement des fluides dans les bassins sédimentaires est associé à une série de processus géologiques, notamment le cycle du méthane, les géorisques tectoniques et sédimentaires et les communautés microbiennes du sous-sol. La mer d'Alboran, dans la partie occidentale de la Méditerranée, est connue pour être un bassin tectoniquement actif, caractérisé par d'épais sédiments contouritiques modelées par les courants du fond. La migration des fluides dans ces sédiments est indiqué par des pockmarks et des volcans de boue associés à des remontées de méthane du fond marin. La présente étude examine les fluides interstitiels dans des carottes de sédiments (jusqu'à 20 m de long) à trois sites dans la mer d'Alboran : un site de pockmarks (CL06), un site de référénce proche des pockmarks (CL04), et un site de zone de faille (CL55). L'objectif est d'utiliser les halogènes (Cl, Br et I) dissous dans l'eau interstitielle pour comprendre l'origine des fluides dans les sédiments. Le chlore est considéré comme un ion conservateur dans la géochimie de l'eau interstitielle et sa concentration varie principalement en fonction de la salinité de l'eau interstitielle. L'iode a un fort caractère biophile et est incorporé dans la matière organique déposée avec les sédiments, qui est décomposée par l'activité géothermique et microbienne au cours du processus d'enfouissement pour produire du méthane; les concentrations d'iode et de méthane sont donc fortement corrélées. Le brome a un caractère biophile faible et se comporte de la même manière que l'iode, mais comme le chlore, il est considéré comme un ion conservateur. L'eau interstitielle a été extraite à bord du navire à l'aide d'échantillonneurs Rhizon. La concentration de chlorure a été déterminée par chromatographie ionique (ICS-1600, DIONEX) à l’Université des Sciences et Technologies Marines de Tokyo. Les concentrations d'iode et de brome ont été déterminées par spectrométrie de masse à plasma inductif (ICP-MS Agilent 7500) au Laboratoire de MicroAnalyse, accélérateur en Tandem (MALT), à l'université de Tokyo. Des profils en profondeur des halogènes différent entre les sites du pockmark et de la faille, ce qui indique que la migration et l'origine des fluides varient à l'intérieur des contourites de la mer d'Alboran. (1) Sites de pockmark et de référence proche : les profils des halogènes sur ces deux sites sont similaires. Les concentrations de Cl diminuent avec la profondeur jusqu'à 15 m sous le fond marin, passant de 610 à 590 mM. La faible salinité de l'eau interstitielle à ce site est comparable à celle de l'événement Sapropel 1, comme mesurée au site 976 de l'ODP Leg 161 ailleurs dans la mer d’Alboran (Paul et al. 2001). Les concentrations d'I et de Br augmentent avec la profondeur et (I : 0-70 µM, Br : 760-820 µM) et sont jusqu'à 8 % et 60 % enrichies, respectivement, à 15 m sous le fond marin. Cela indique la présence de fluides riches en iode et en brome dans les sédiments profonds. (2) Sites de faille : contrairement aux deux autres sites, les concentrations de Cl augmentent avec la profondeur jusqu'à 16 m sous le fond marin, passant de 600 à 610 mM. Les concentrations d'I et de Br montrent également une tendance à l'augmentation avec la profondeur (I : 35-70 μM, Br : 790-830 μM). Normalement, les concentrations d'I et de Br dans les eaux interstitielles sont minimales près du fond marin, mais à ce site, des concentrations plus élevées que celles de l’eau du fond sont observées (I : 38,8 µM). Ces caractéristiques indiquent que la zone de la faille est caractérisé par de forts flux d'halogènes vers le fond marin, suggérant que des fluides riches en halogènes migrent le long de la faille.
堆積盆における流体の移動は、メタン循環、地殻変動やジオハザード、海底下の微生物群集など、さまざまな 地質学的プロセスに深く関わっている。地中海西方のアルボラン海は地殻変動が活発な海盆として知られ、海 底からのメタンガス湧出に関連したポックマークや泥火山が観察される。本研究では、コンターライトが発達 する海域において、ポックマークサイト(Site-CL06)、その近傍のバックグラウンドサイト (Site-CL04)、および断層サイト(Site-CL55)の堆積物コア(最大20m)から得られた間隙水に溶解するハ ロゲン(Cl、Br、I)を用い、アルボラン海の海底表層部の堆積物間隙水の起源を明らかすることを目的とし た。 塩素は間隙水の地球化学において保存性成分と考えられており、その濃度は主に間隙水の塩分によって変化す る。ヨウ素は強い生物親和性を持ち、堆積物とともに堆積した有機物中に取り込まれている。有機物は埋没過 程で地熱や微生物の活動よって分解され、メタンを生成することから、ヨウ素とメタン濃度は強い相関を持 つ。臭素も弱い生物親和性を持つことから、ヨウ素と同様の挙動を示すものの、塩素と同様に保存性成分とさ れ、流体の起源を明らかにする指標としても用いられる。 間隙水は船上にてライゾンサンプラーを使って抽出した。Cl濃度は東京海洋大学のイオンクロマトグラ フィ(ICS-1600, DIONEX)で、IとBr濃度は東京大学タンデム加速器研究施設(MALT)の誘導結合プラズマ質量分 析装置(ICP-MS Agilent 7500)で測定した。 ポックマークと断層サイトでは異なるハロゲンの深度プロファイルが観察され、アルボラン海のコンターライ ト内での流体の移動・起源は異なると考えられる。 (1) ポックマークとバックグラウンドサイト:この2サイトではハロゲンの深度プロファイルは類似する。Cl濃 度は海底から海底下15mにかけて、610~590 mMまで深度とともに減少する。このサイトでの間隙水の低塩 分化は、ODP Leg 161, Site976から得られた間隙水データとの比較から、サプロペルイベント1に相当す る、淡水に富む間隙水が深部に存在することを示す(Paul et al., 2001)。IとBr濃度は深度とともに増加し (I:0~70μM、Br:760~820μM)、それぞれ、海底下15 m までに最大で8%と60%まで濃縮されてい る。これは、深部堆積物中にヨウ素・臭素に富んだ流体が存在することを示す。 (2) 断層サイト:他の2サイトとは対照的に、Cl濃度は海底から海底下16 mにかけて600~610mMまで深度と ともに増加し、IとBr濃度も深度とともに増加傾向を示す(I:35~70 μM、Br:790~830 μM)。通常、海 底近傍の間隙水中のIとBr濃度は、深部から海底表層に向かって低濃度化するが、本サイトでは、海底近くにも 関わらず高濃度(I:38 μM、Br:800 μM)である。これらの特徴から、断層サイトは海底表層において強 いハロゲンフラックスによって特徴づけられ、ハロゲンに富んだ流体が断層を介して表層まで移動している可 能性を示す。
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Dates et versions

hal-04275213 , version 1 (08-11-2023)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04275213 , version 1

Citer

Satoko Owari, Marcelo Ketzer, Nagisa Suzuki, Elia d'Acremont, Sara Lafuerza, et al.. Geochemistry of marine sediment interstitial water in the Alboran Sea, western Mediterranean Sea. Geological Society of Japan. 130th Annual Meeting of the Geological Society of Japan, Sep 2023, Kyoto, Japan. , pp.G-P-31, 2023. ⟨hal-04275213⟩
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