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1 Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, UMR CEA/CNRS 1572, Bât 701, L’Orme des Merisiers, CEA Saclay, 91191 Gif/Yvette cedex, France.
2 Université P. & M. Curie, 4 place Jussieu, 75252 Paris cedex 05, France.
3 Muséum National d’Histoire Naturelle, Géologie, 43, rue Buffon, 75005 Paris, France.
Les séries pliocènes de Punta Piccola, déposées sur le seuil de Sicile à 100–400 m de profondeur, sont des alternances de marnes blanchâtres hémipélagiques et de marnes brunâtres pauvres en carbonates et riches en carbone organique. Ces dépôts cycliques résulteraient de l’alternance de période plus ou moins humides, rythmées par les cycles de précession. Dans cette étude, nous comparons les compositions minéralogiques et chimiques (composition isotopique du carbone et de l’oxygène, concentrations en calcium, manganese, magnesium, strontium et fer) des fractions carbonatées des marnes blanchâtres à celles des marnes sombres pour évaluer les changements environnementaux susceptibles de conduire à de telles alternances.
Les concentrations en manganèse élevées des niveaux sombres, la présence de pseudo-kutnahorite (carbonate mixte de Mn et de Ca) dans l’un de ces niveaux, ainsi que la présence de bioturbations, d’ostracodes et de foraminifères benthiques prêchent en faveur d’un dépôt des niveaux sombres sous des eaux de fond oxygénées. La teneur initiale en carbone organique des niveaux sombres, estimée à partir de celle du 
13C des fractions carbonatées, était plus élevée que la valeur post-diagénétique. Elle a pu atteindre 7 % dans le niveau sombre du cycle 107, qui était donc un sapropèle sen-su stricto au moment du dépôt. Ce résultat indique que l’anoxie n’est pas une condition nécessaire pour la formation de sédiments sapropéliques. Les valeurs originelles des concentrations en carbone organique des marnes sombres de Punta Piccola sont toutefois inférieure à celles des sapropèles de même âge déposés dans des sites profonds proches. Cette différence est attribuable aux effets de l’anoxie des eaux sur la richesse en carbone organique des sédiments.
Dans les marnes sombres, les réactions diagénétiques ont été plus intenses que dans les marnes blanchâtres du fait de l’oxydation de quantités importantes de matière organique. La dissolution des carbonates de calcium primaires (d’origine biogène) et la réduction des oxyhydroxides de Fe et de Mn ont conduit à la sursaturation des solutions interstitielles vis-à-vis de la calcite magnésienne et/ou de la pseudo-kutnahorite. Les carbonates secondaires sont enrichis en magnésium et en strontium et appauvris en fer par rapport aux carbonates initiaux. Les pics négatifs du signal 18O dans les carbonates des niveaux sombres sont cohérents avec une augmentation des apports d’eau douce en Méditerranée au moment du dépôt.
Key Words: Sapropèles • Méditerranée • Manganese • Diagenèse précoce • Anoxie
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