Resumen de Nature and origin of carbonate particles along a transect on the western margin of Great Bahama Bank (Middle Miocene): sedimentary processes and depositional model

Mélanie Turpin, Laurent Emmanuel, Maurice Renard

• English

  During ODP Leg 166, Middle Miocene sediments were collected along the western margin of the Great Bahama Bank (GBB) at four sites, distributed along a proximal-distal transect. Site 1006 is located in the basin, Site 1007 at the toe-of-slope and Sites 1003 and 1005 on the mid and upper slope. The carbonate slope deposits of GBB consist of periplatform oozes, an admixture of platform-derived aragonite and high-magnesium calcite particles, and pelagic low-magnesium calcite. An assessment of carbonate sedimentation is made in order to estimate the proportion of platform-derived versus pelagic components. The originality of this study is based on the application of a separation method giving access to homogeneous granulometric fractions, ranging from 63 to 3 µm in grain diameter. This method, associated with a multidisciplinary approach (micropaleontology, optical and electronic microscopy, mineralogy -- X-ray diffractometry, and trace elements geochemistry -- strontium and magnesium), allows the quantification and characterization of different kinds of carbonate particles. In Miocene sediments, three types of particles display a biogenic structure: planktonic foraminifera, calcareous nannofossils and fragments of neritic organisms. Two types of particles do not exhibit any structures that allow for a determination of their origin. Based on their size and their mineralogy, we have distinguished macroparticles (calcite and dolomite) and microparticles (calcite and aragonite).

  The detailed study of the composition of the separated fractions highlights major differences in carbonate ooze composition between the different sites along the transect. The unlithified samples of Sites 1006 and 1007 are dominated by pelagic components (planktonic foraminifera and calcareous nannofossils) and contain aragonite microparticles. In contrast, lithified sediments of Sites 1003 and 1005 (and 1007) are characterized by higher proportions of neritic debris and particles without biologic structure, the pelagic phase is impoverished and aragonite needles are absent. The origin of particles without biological structure has been demonstrated by their spatial distribution and by mineralogical as well as geochemical criteria. The rhombohedral calcitic microparticles mainly occur at slope sites. Their high magnesium contents support a formation on the bank implying an allochthonous origin. This suggests that calcitic microparticles correspond to the bank micrite exported towards slope environments. Rhomboedral calcitic macroparticles, which fill sediment voids, originate from in situ transformations of metastable carbonates due to pore fluids, which preferentially flow in the slope permeable sediments. Two sedimentary sources are proposed: 1) an autochthonous pelagic source with low-magnesium calcitic components and 2) an allochthonous neritic source with both aragonitic and calcitic components. Export and depositional processes can be differentiated for the allochthonous particles. The neritic debris and calcitic microparticles in slope Sites 1003 and 1005 (and less frequently in Site 1007) were probably exported by gravity currents whereas the aragonite microparticles, due to their shape and granulometry, were perhaps transported as suspension and deposited at the distal Sites 1006 and 1007.

• français

  Des sédiments d'âge miocène moyen ont été carottés au cours du Leg ODP 166 dans quatre sites répartis le long d'un transect proximal-distal sur la marge ouest du Grand Banc des Bahamas (GBB). Le Site 1006 est situé dans le bassin, le Site 1007 au niveau du pied du talus et les Sites 1003 et 1005, sur la pente moyenne et supérieure.

  La sédimentation carbonatée de pente du GBB correspond à des boues péri plates-formes constituées d'un mélange d'aragonite et de calcite magnésienne, provenant des domaines de plateforme, et de calcite, issue de la production pélagique. Un bilan de la sédimentation carbonatée est réalisé pour estimer, pour chaque domaine, la part de matériel exporté depuis la plateforme et la part de matériel planctonique décanté.

  L'utilisation d'un protocole de séparation permettant l'obtention de fractions granulométriques, réparties entre 63 et 3 µm, associée à une approche multidisciplinaire (micropaléontologie, microscopie optique et électronique, minéralogie -- diffractométrie des RX, et géochimie -- éléments traces: strontium et magnésium) a permis de quantifier et caractériser les différentes particules qui composent le sédiment initial.

  Trois types de particules montrent une structure caractéristique d'une origine biogène: les foraminifères planctoniques, les nannofossiles calcaires et les débris d'organismes néritiques. Deux types de particules ne présentent pas de structures permettant de déterminer leur origine. Sur la base de leur taille et de leur minéralogie, nous avons distingué, les macroparticules (calcite ou dolomite) et les microparticules (calcite ou aragonite). Les échantillons peu indurés des Sites 1006 et 1007 sont dominés par les foraminifères planctoniques et les nannofossiles calcaires alors que les débris d'organismes néritiques et les particules sans structure biologique dominent l'assemblage des sédiments indurés des Sites 1007, 1003 et 1005.

  Les caractéristiques minéralogique et géochimique des particules sans structure biologique et la distribution spatiale de leur abondance permettent de discriminer leur origine. Les microparticules calcitiques correspondent à l'exportation de micrite formée au sommet du banc tandis que les macroparticules calcitiques et de dolomite proviennent de la transformation de carbonates métastables in situ.

  Ainsi, deux composantes sédimentaires peuvent être mises en évidence: 1) une composante pélagique autochtone, dont les constituants sont calcitiques et 2) une composante néritique allochtone, dont les particules peuvent être calcitiques et aragonitiques. Il est également possible de distinguer deux processus de transport et de dépôt des particules allochtones. Les débris d'organismes néritiques et les microparticules calcitiques sont exportés du banc par transport gravitaire et se déposent préférentiellement dans le Site 1003 et plus épisodiquement dans le site de talus 1007 alors que les microparticules aragonitiques sont transportées en suspension, pour se déposer par décantation au niveau des sites les plus distaux.