Sedimentación cíclica hemipelágica en el Mediterráneo suroccidental: Interpretación paleoceanográfica durante el Cuaternario

Abstract

[ES] En este trabajo se analizan 18 testigos de pistón, obtenidos en el Margen Balear y Escarpe de Mazarrón, constituídos principalmente por alternancias de lodos hemipelágicos. Estas alternancias se caracterizan por ciclos con un término basa1 de Iodos grises, que pasan bruscamente y a travks de una delgada capa de acumulaciones de óxidos metálicos, a Iodos calcáreos. El análisis de componentes principales de las variables sedimentológicas y metales pone de manifiesto la existencia de dos factores independientes, el primero de los cuales está constituido por las variables relacionadas con los componentes terrígenos y biógenos. A partir de las tasas de sedimentación absoluta de los Iodos grises y lodos calcáreos, y de los contenidos medios en carbonato de cada uno de estos, se deduce una mayor productividad en la zona fótica en los períodos de mayor tasa de sedimentación como consecuencia del mayor aporte de nutrientes. Sin embargo dicho incremento de la productividad viene enmascarado en el sedimento por el efecto de dilución por los componentes terrigenos. El segundo factor del análisis de componentes principales agrupa a los metales, con la única excepción del plomo cuya concentración depende de la proporción y características de los componentes biógenos. La distribución de las acumulaciones de óxidos metálicos en la columna sedimentaria sugiere que estas se han desarrollado como consecuencia del cambios bruscos en las características de la sedimentación y concretamente en el contenido en materia orgánica oxidable acumulada en el sedimento. Las condiciones suboxidantes y reductoras, se dan en los niveles de Iodos grises correspondientes a los períodos de mayor productividad y mayor espesor de la zona de contenido mfnimo en oxígeno en la columna de agua. Dichas condiciones, junto con la reducción de la porosidad por efecto de la compactación del sedimento, favorecen la migración hacia arriba de los iones disueltos en los fluidos intersticiales. La acumulación de estos se da en la zona de la columna sedimentaria en la cual existe oxigeno disuelto, que favorece la precipitación de las fases sólidas en la interfase entre la zona deficiente en oxígeno y la zona oxidante. Por el contrario las acumulaciones de óxidos intercalados en lodos calcáreos finamente laminados (protosapropeles), con claros indicios de condiciones anóxicas en el fondo, se interpretan como precipitaciones a partir de la formación de una superficie de estratificación en las masas de agua.

[EN] Analysis of piston cores from the southern Belearic margin, western Mediterranean Sea reveal a cyclic pattern of deposition. Each cycle is defined by a sequence of hemipelagic deposits with theree dividions: (1) a bottom grey, mixed terrigenous-calcareous ooze layer, (2) a middle oxidized, heavy-metal enriched layer, and (3) a top light-coloured, calcareous ooze layer. We have determined a total of 13 geachemical and textural variables in 234 samples from 18 piston cores retrieved at water deths between 750 and 2637 m. These cores were collected in areas of low terrigenous input, where the deposits may have best recorded the mechanisms controlling the cyclic pattern of the hemipelagic sequences. Principal component anlysis show two main independent factors that account for 55.5% of the total variance. The first factor is a terrigenous and biogenic components indicator. Factor 1 is used to differentiate the relative contribution of terrgenous input and primary productivity of calcareous components in the deposits. Thus, the gray oozes recorded a high primary productivity, but calcareous components are diluted by a larger terrigenous influence than during deposition of the calcareous oozes. The second factor groups the metals, except for the Pb which is associated with the calcareous components. The variation of factor 2 in the stratigraphic sequence suggest that metal enrichments may be related to sharp oscillations in the environmental parameters and particularly to the amount of oxidizable organic matter in the sediment. Two different mechanisms are postulated for the develoment of the oxidized, metal enriched layers. The most common process is a diagenetic modification of the original deposit. Suboxic and anoxic condition occur during deposition of the gray oozes, developed during periods of high productivity and expansion of the oxygen minimun layer in the water colurnn. The resulting deposits are partially reduced and enriched in organic matter, with metal ions dissolved in the pore water. The reduction in porosity by sediment compaction favours the vertical migration of dissolved ions, until they reach a zone of oxidizing conditions and precipitate. These metal oxides develop a layer enriched in metals in the transition zone between the reducing and oxidizing conditions of the stratigraphic column. In contrast, the oxidized layers interbedded with fine-laminated, nonbioturbated calcareous oozes are interpreted as a primary origin. These layers are attributed to periods of reduced oxigen content in the bottom water masses. They may have resulted from the direct precipitation of metal oxides near the interface between the anoxic bottom waters and the overlying oxigen-rich, water masses. This mecllanism is similar to sapropel development in the eastern Mediterranean, while the secondary metal enrichment contradicts the models previously proposed for the western Mediterranean.