Carbonatos autigénicos e estruturas de escape de fluidos no Golfo de Cádis

Abstract

Este trabalho foca-se no estudo das ocorrências de carbonatos autigénicos do Golfo de Cádis. A mineralogia, textura e valores de δ13Ccarbonatos indica que as diferentes litologias são formadas a partir de oxidação de metano que induz a cimentação dos sedimentos por precipitação de dolomite, calcite magnesiana, calcite e aragonite autigénicas. Os diferentes carbonatos autigénicos derivados de metano (CADM) ocorrem associados a vulcões e cones de lama, cristas diapiricas ou ao longo de falhas. Dois grupos distintos de CADM foram descritos. Um grupo cuja mineralogia é dominada por dolomite e que ocorrem como crostas, chaminés ou nódulos, e um outro grupo com a mineralogia dominada por aragonite e que ocorrem sub a forma de crostas, pavimentos ou montículos, no fundo do mar. Os diferentes grupos de CADM reflectem diferentes ambientes geoquímicos de formação. Os CADM aragoniticos formam-se próximo da interface sedimento/água, enquanto que os CADM dolomíticos formam-se por cimentação ao longo de condutas por onde o fluido circulou dentro da coluna sedimentar em ambientes confinados relativamente à água do mar. A ocorrência destes CADM é interpretada como indicadora de extenso escape de metano na área do Golfo de Cádis. Biomarcadores indicadores de Archaea capaz de realizar oxidação anaeróbica de metano (OAM) e biomarcadores indicadores de bactérias sulfato-redutoras foram identificados nas amostras de CADM. Estes resultados, apoiados também pelas observações de microscópio electrónico e micro-texturas características dos CADM, confirmam um activo envolvimento microbiano na formação destes CADM. A composição isotópica destes CADM indica que na sua formação estiveram envolvidos fluidos intersticiais com um claro contributo de água resultante da dissociação de hidratos de metano. As idades de amostras representativas de CADM, calculadas pela análise de U/Th indica que estes carbonatos se formaram no decorrer dos últimos 250 ka, em períodos correlacionados com rápidas variações paleoceanográficas, como as terminações dos períodos glaciares.

This work focus on the occurrences of authigenic carbonates in the Gulf of Cadiz. Mineralogy, texture and δ13Ccarbonate values clearly indicate that the different carbonate lithologies are methane-derived (MDAC), formed by the lithification of sediments as result of the precipitation of authigenic dolomite, calcite, Mg-calcite and aragonite. The MDAC are found associated with mud volcanoes and mud cones, diapiric ridges or along faults. Two distinct groups of MDAC were described in the Gulf of Cadiz. A group dominated by dolomite mineralogy (dolomite crusts, nodules and chimneys) and a group of aragonite dominated carbonates (aragonite pavements, slabs, crusts and buildups). The different MDAC morphologic types reflect different geochemical formation environments. The aragonite pavements represent precipitation of authigenic carbonates at the sediment-seawater interface or close to it. The dolomite nodules, crusts and chimneys result from the cementation along fluid conduits inside the sediment column, in more confined geochemical environments. The widespread abundance of MDAC is interpreted as an evidence of several episodes of extensive methane seepage in the Gulf of Cadiz. Specific 13C-depleted lipid biomarkers indicating archaea involvement in the anaerobic oxidation of methane and bacterial lipid biomarkers also 13Cdepleted and related to sulphate reducing bacteria were both identified on the MDAC. These results, substantiated by SEM observations and by microbial related microfabrics, confirm that microbial activity has played an important role in carbonate authigenesis. Considering the minimum and maximum temperature limits admitted to be possible to occur in the Gulf of Cadiz, some of the MDAC samples indicate a formation from 18O-enriched pore fluids, interpreted as resulting from a contribution of dissociated gas hydrates to the pore waters from which the authigenic carbonates were formed. The estimated U/Th ages of selected dolomite chimneys indicate episodes of intense precipitation of the authigenic carbonates, at least during the last 250 ka, that correlate with periods of rapid paleoceanographic changes as the onsets of glacial/interglacial terminations.