Présentation
Ce second chapitre est une étude préliminaire réalisée suite à une mission menée en mars 2000. Le sédiment de shoreface ainsi que 5 carottes prélevées sous différents stades d'évolution de la mangrove de Sinnamary sont analysées. L'objectif est triple :
i) identifier les précurseurs et mesurer les teneurs en matière organique sédimentaire en relation avec l'évolution de la mangrove à l'aide d'outils pétrographiques et de géochimie globale.
ii) déterminer si des marqueurs organiques ont pu enregistrer de précédents stades de colonisation de la mangrove.
ii) identifier les conditions redox caractérisant le sédiment à un instant donné.
Le carbone organique total a été déterminé à l'aide de la pyrolyse Rock-Eval. Le rapport C/N, l'indice d'hydrogène (IH), paramètre de la pyrolyse Rock-Eval, ainsi que la pétrographie ont permis d'étudier les sources et le degré de dégradation des matières organiques sédimentaires. Les applications du Rock-Eval à l'étude de ce type de sédiment seront développées dans le chapitre 7. Les paramètres physico-chimiques (Eh et pH) ont été mesurés par introduction directe d'électrodes spécifiques dans les carottes. Les observations et les comptages pétrographiques ont été effectuées des lames palynofaciès (après attaque acide de la phase minérale) à l’aide d’un microscope photonique en lumière transmise. Ces observations ont permis de mettre en évidence les différents constituants particulaires de la matière organique ainsi que de la pyrite et des diatomées, ces dernières ayant été observées sur frottis (observations direct de la vase, sans attaque acide préalable). Les différents constituants observés sont :
bactérienne de matière organique algaire.
c) Les débris ligno-cellulosiques translucides (LCT) : il s’agit de tissus préservés de végétaux. Leur morphologie est variée et leurs contours sont nets du fait de la préservation de l’agencement originel des cellules. Les parois cellulaires sont de faible épaisseur et l’intérieur de la cellule est translucide. A l’intérieur des cellules, aucun tannin n’a été identifié (photo. 3).
d) Les débris ligno-cellulosiques dégradés (LCD) : ces débris marquent un stade de dégradation de la matière organique plus poussée. Cette dégradation est caractérisée par des modifications de structure. Les parois cellulaires s’épaississent et se contorsionnent. La cellule n’est plus translucide mais prend des teintes orangées. Ils possèdent souvent une forme allongée et sont de grande taille (photo. 4). e) La matière organique amorphe rougeâtre (MOAr) : ces débris correspondent à une amorphisation complète ou à une dégradation de tissus ligno-cellulosiques qui se peuvent se produire durant une altération sous-aquatique. Leur forme et leur taille sont variées. Leur teinte n’est pas homogène, elle peut aller de l’orange au brun (photo. 5).
f) La pyrite : deux types de pyrite ont été observés, des pyrites framboïdales de petite taille (photo. 6) et des cristaux cubiques de taille plus importante. Les framboïdes ont été observés soit libres soit dans des espaces intracellulaires de tissus organiques dégradés. Ces cristaux soulignent à l’évidence le caractère réducteur du milieu dans lequel on les rencontre.
g) Les débris gélifiés (DG) : ce sont des particules à structure et couleur très homogènes (orangée à rouge). Ils sont généralement de petite taille et de forme polygonale. Ces débris proviendraient de la recondensation intracellulaire d’un produit issu de la dégradation des parois.
h) Les spores –pollen (Sp-Po) : ceux-ci sont de taille et de formes très diverses. Ils ont été observés en faible quantité dans toutes les lames.
i) Les diatomées : deux types de diatomées ont été rencontrés. Leur taille et leur degré de préservation varient suivant la profondeur.
Photo. 3 : Débris ligno-cellulosique préservé Photo. 4 : Débris ligno-cellulosiqe dégradé 50 µm
50 µm
Photo. 1 : Debris ligno-cellulosique opaque (particule oxydée provenant du détritisme amazonien)
Photo. 2 : Matière organique amorphe grisâtre (Matière organique marine)
50 µm
Les approches géochimiques et optiques combinées ont permis de mettre en évidence plusieurs points qui ont servi de base lors de la suite de notre étude. Tout d'abord, il apparaît que la matière organique sédimentaire des mangroves de Guyane est un mélange entre une fraction allochtone réfractaire dérivant du détristisme amazonien et une fraction autochtone provenant, d'une part, des mats microbiennes se développant à la surface du sédiment, et d'autre part, des débris de végétaux supérieurs accumulés dans une litière ou directement introduite par les racines. Deux systèmes de fonctionnement de la mangrove ont été différenciés fonction de son stade d'évolution. Dans la partie supérieure du sédiment des premiers stades de développement de la mangrove, la matière organique, semble provenir principalement des mats algaires comme le démontre les faibles rapports carbone sur azote (6<C/N<8) et l’abondance de matière organique amorphe grisâtre en observations pétrographiques. Malgré la présence de jeunes A. germinans éparses, aucune élément indique la présence d’une litière issue de végétaux supérieurs en décomposition, celle-ci étant probablement exportée par les marées. Une légère augmentation du carbone organique totale (COT) et du C/N, autour de 10 cm de profondeur, indique un apport de matière organique issue de végétaux supérieurs introduite par le système racinaire de A. germinans, celui-ci se développe de façon radiale à la surface du sédiment. Des potentiels redox pouvant atteindre 400 mV ont été mesurés dans ce sédiment. Ces valeurs élevées, soulignant le développement de processus suboxiques, résultent de la diffusion d'oxygène par les racines d'A. germinans associée à la bioturbation par les crabes, nombreux dans les plus jeunes stades. Le contenu organique de la mangrove sénescente, protégée de l’export tidale, provient principalement de débris de végétaux supérieurs comme le démontrent les C/N élevés et la prédominance de débris ligno cellulosiques en observations pétrographiques. Ce sédiment est 10 fois plus riche en matière organique que ceux provenant des stades jeunes, de plus la couche pédogénétique enrichie en carbone organique atteint 30 cm de profondeur. La chute importante de l’indice d’hydrogène depuis la surface indique une dégradation prononcée de matière organique issue de végétaux supérieurs, perdant leur liaison hydrogène. Les potentiels redox bas associés à la présence de framboïdes de pyrite sembleraient indiquer le développement de processus de sulfato-réduction. Quel que soit le stade d’évolution de la mangrove, sous 30 cm de profondeur, les paramètres
pétrographiques, par d’abondants débris opaques réfractaires provenant vraisemblablement du flux particulaire Amazonien. Leur augmentation avec la profondeur marquerait vraisemblablement les conditions hydrodynamiques lors du dépôt, en effet ces particules plus lourdes se déposeraient les premières à la base du banc de vase. Certains marqueurs organiques provenant des sédiments de la mangrove morte recolonisée ont enregistré de précédentes phases d’érosion et/ou accrétion, qui peuvent être très brutale le long de ce littoral.