Early diagenesis and preservation of sedimentary organic matter in halo-alkaline environments : the case study of Lake Dziani Dzaha (Mayotte)
Diagenèse précoce et préservation de la matière organique sédimentaire en milieu salé alcalin : cas du Lac Dziani Dzaha (Mayotte)
Résumé
Lake Dziani Dzaha is a saline, alkaline, stratified and partially euxinic crater lake that is dominated by a strong cyanobacterial primary production. In the past, similar environments revealed to be propitious for large accumulations of sedimentary organic matter (OM) that led to the formation of some of the most targeted source rocks in Oil & Gas exploration. In this thesis, Lake Dziani has been investigated as an analogue of these environments in order to characterize the mechanisms and processes involved in the accumulation of sedimentary OM in such ecosystems. To this aim, we have combined several analytical approaches of a sediment core that covers most of the history of Lake Dziani, from its formation (less than 9000 years ago) up to present-day. Bulk (Rock-Eval and C, N, S elemental analyses), isotopic (δ13C, δ15N, δ18O, and a novel δ34S, Δ33S and Δ36S multi-pool approach), and molecular analyses of OM and/or associated mineral phases revealed several changes in the biogeochemical evolution of Lake Dziani Dzaha (e.g., structure of the water column, nature of primary producers, dominating microbial processes, mechanisms of OM preservation involving sulfur) since its initial marine flooding. This thesis therefore sheds new light on sedimentary OM accumulation in halo-alkaline environments and on associated geochemical signatures, and further highlights the role of early diagenetic processes involving sulfur in OM preservation
Le lac Dziani Dzaha est un lac de maar salé, alcalin, stratifié, en partie euxinique et caractérisé par une forte productivité primaire cyanobactérienne. Par le passé, des environnements similaires ont révélé un fort potentiel à l’accumulation de matière organique (MO) sédimentaire, favorable à la formation de certaines roches-mères particulièrement recherchées par l’exploration pétrolière. Dans cette thèse, nous avons cherché à décrire le lac Dziani comme analogue de ces environnements et à caractériser les mécanismes et les processus propices à l’accumulation de MO sédimentaire dans ce type d’écosystèmes. Nous avons pour cela combiné des descriptions sédimentologiques et géochimiques d’une carotte représentative de l’histoire sédimentaire du lac, depuis peu après sa mise en place (il y a moins de 9000 ans) jusqu’à l’actuel. Des analyses globales (analyses Rock-Eval et élémentaires en C, N, S), isotopiques (δ13C, δ15N, δ18O, et une approche multi-phasique inédite du δ34S, Δ33S et Δ36S), et moléculaires de la MO et/ou des phases minérales associées ont permis de décrire plusieurs changements dans le fonctionnement biogéochimique du lac Dziani (e.g., structure de la colonne d’eau, nature des producteurs primaires, processus microbiens dominants, mécanismes de préservation de la MO impliquant le soufre) depuis son remplissage marin initial. Cette thèse apporte donc de nouveaux éléments de compréhension sur l'accumulation de MO sédimentaire en milieu salé alcalin, contrôlée notamment par des processus diagénétiques précoces où le soufre joue un rôle central, et sur les signatures géochimiques qui lui sont associées
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