Camille Akhoudas

Etude des processus biogéochimiques liés aux émissions de méthane dans les écosystèmes de sources de fluides froids de la mer de Marmara : approches minéralogique, géochimique isotopique et moléculaire

Camille Akhoudas1, Nicolas Chevalier1, Marie-Madeleine Blanc-Valleron2, Vincent Klein1, Mercedes Mendes1,3, Jérôme Demange1, Catherine Pierre1, Livio Ruffine4

1 Laboratoire LOCEAN, UMR 7159, Université Pierre et Marie Curie, 4 place Jussieu 75005 Paris

2 Laboratoire CR2P, UMR 7207, MNHN, 43 rue Buffon 75005 Paris

3 Centre IRD France-Nord, 32 Avenue Henri Varagnat 93143 Bondy

4 IFREMER Centre de Bretagne, Unité des Géosciences Marines 29280 Plouzané

Sur les marges continentales, les environnements de suintements froids se caractérisent par l’émission, dans les sédiments marins, de fluides (gaz et/ou liquide) riches en sulfure d’hydrogène et en méthane. Ce dernier élément est un important gaz à effet de serre et suscite donc un intérêt grandissant du fait de son potentiel impact sur le réchauffement climatique, qui est au cœur des préoccupations sociétales.

Les flux de méthane vers l’atmosphère sont régulés principalement par l’activité microbienne dans les sédiments marins anoxiques. Ce processus, communément appelé oxydation anaérobie du méthane (OAM), est réalisé par des archaea méthanotrophes (ANMEs) associées à des bactéries sulfato-réductrices (SRB) et peut engendrer la formation de carbonates authigènes.

Le but de cette étude est la mise en évidence des processus biogéochimiques liés aux émissions de méthane observées dans le bassin de Tekirdag (mer de Marmara) le long de la faille active Nord-Anatolienne, lors de la campagne MarsiteCruise (programme européen EMSO-MARSITE) effectuée en novembre 2014. Le travail est axé sur l’analyse d’échantillons de sédiment et d’un fragment d’une croûte carbonatée prélevée sur le site de « Jack the smoker » en utilisant une approche géochimique organique (biomarqueurs lipidiques et leur composition en isotopes stables du carbone) et l’analyse minéralogique et isotopique des carbonates.

L’analyse des différentes zones de la croûte carbonatée de « Jack the smoker » montre qu’elle est essentiellement composée d’aragonite avec un peu de calcite magnésienne. La présence de pyrite à l’état de trace dans la structure carbonatée atteste que le processus de réduction du sulfate était actif lors de la formation de ces minéraux.

La composition isotopique en oxygène des différentes zones de la croûte carbonatée et la cartographie du d18O réalisée sur ce fragment montrent des valeurs comprises entre -1,5 ‰ et +0,97 ‰ VPDB. De telles valeurs indiquent une précipitation à la température des eaux de fond actuelles et une contribution d’eaux saumâtres appauvries en 18O provenant de fluides profonds.

Les valeurs négatives de d13C mesurées pour la croûte (-42,6 < d13C ‰ VPDB < -37,3) montrent une forte influence du carbone méthanique via l’OAM et une plus faible proportion de carbone inorganique dissous enrichi en 13C présent dans les eaux environnantes. Cette observation est renforcée par la présence de biomarqueurs lipidiques microbiens fortement appauvris en 13C (-121 < d13C ‰ VPDB < -68) qui révèlent la présence du consortium ANMEs/SRB impliqués dans le processus de l’OAM.

Enfin, les résultats obtenus pour une carotte sédimentaire prélevée près du site de « Jack the smoker » dans le bassin Tekirdag montrent également la présence de biomarqueurs lipidiques spécifiques au consortia de l’OAM. Leur distribution verticale permet de déterminer la zone où les assemblages d’ANMEs/SRB prédominent le long du profil sédimentaire.

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