Les nodules polymétalliques du bassin du Pérou : diversité des modes de croissance et relations avec l'environnement sédimentaire

Polymetallic nodules of the Peru basin : diversity of growth processes in relation to the sedimentary environment

• Auteur / Autrice : Nathalie Lemaitre
• Direction : Jean-Claude Duplessy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences naturelles
• Date : Soutenance en 1987
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Isotopes radioactifs

Radiochimie

Diagenèse

Pérou

Nodules polymétalliques

Mots clés libres

Taux de sédimentation

Activation neutronique

Résumé

Cette thèse présente l'étude chimique et radiochimique de plusieurs nodules polymétalliques du bassin du Pérou (Pacifique Sud Est) et des sédiments associés. Elle révèle l'existence de trois modes de formation des nodules, caractérisés par des vitesses d'accumulation et des compositions chimiques distinctes. Ces modes de formation sont dû à trois sources d'éléments: 1) apport à partir de l'eau de mer (hydrogéné) de fer, 2) apport par diagénèse précoce à l'interface oxydante eau de mer sédiment de nickel et de cuivre, et 3) apport par diagénèse en milieu réducteur dans les premiers centimètres de sédiment de manganèse. L'influence de ces apports sur la formation des nodules est directement liée à l'environnement sédimentaire. Deux facteurs principaux: la vitesse de sédimentation et la quantité de matière organique dans les sédiments, elle-même liée à la productivité organique primaire, conditionnent le développement des diagénèses sédimentaires superficielles et la croissance de nodules diagénétiques. Une zonation des nodules est visible dans le bassin du Pérou: les nodules apparaissent 9°Sud et sont de type diagénèse réductrice; à partir de 9°Sud les nodules sont mixtes, constitués en proportions variées de diagénèse précoce en milieu oxydant et d'apport par l'eau de mer, en relation avec la topographie et les courants de fond. Les résultats ont permis de préciser la composition chimique de chacune des trois composantes. Ces résultats ont été comparés à ceux de la littérature sur le Pacifique Nord; ils sont en bon accord. La zonation de nodules de manganèse est symétrique de part et d'autre de l'équateur, confirmant ainsi le rôle majeur de la matière organique dans leur croissance.

This thesis presents the results of a chemical and radiochemical study of numerous polymetallic nodules from the Peru basin (South Eastern Pacific) and associated sediments. Three types of formation processes have been uncovered, each with its own characteristic accretion rate yielding nodules of different chemical composition. The elements responsible for the formation of the nodules come from three sources: 1) iron from the sea water (hydrogenous); 2) nickel and copper from the oxidizing sea water-sediment interface through early diagenesis; 3) manganese from the reducing diagenesis within the first few centimeters of the sediment. The nature of the sedimentary environment is directly responsible for the relative contribution of the three sources to the formation of the nodules. Two key factors: sedimentation rate and the amount of organic materiel in the sediments, determine the development of sedimentary surface diagenesis and the growth of diagenetic nodules. Within the Peru basin, two distinct zones of nodules are recognizable : zone 1, starting 6° South, has nodules resulting from reducing diagenesis; zone 2, South of 9°S, contains a mixture of nodules formed by early diagenesis in an oxidizing environment and by water transport, in proportions determined by the bottom topography and water currents. The results have made it possible to define more precisely the chemical composition of the three components. The results have been compared with those published for North Pacific and they agree well. The lateral zones are symmetrical with respect to the equator, confirming thus the key role of the organic matter in the growth of nodules.