51. Dynamique de la matière organique au sein dans les estuaires picards : caractérisation des faciès biosédimentaires et quantification des processus de minéralisation benthique
- Author
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Voltz, Baptiste, Laboratoire d’Océanologie et de Géosciences (LOG) - UMR 8187 (LOG), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Université de Lille-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Université du Littoral Côte d'Opale, Lionel Denis, and Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])
- Subjects
Bilan de matière ,Biosedimentary facies ,Mass balance OM budget ,[SDU.STU]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences ,Organic matter ,Matière organique ,Faciès biosédimentaire ,Minéralisation benthique ,[SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology ,Estuaries ,Estuaire ,Benthic mineralization - Abstract
Estuaries ensure a high production and transfer a large amount of organic matter (OM) from continent to ocean. To understand OM exchanges at the continent-ocean interface along the eastern English Channel coast, it is primordial to establish a mass balance OM budget in the three main estuaries : the Canche, the Authie and the Somme estuaries. In this frame, the sedimentary OM distribution and origin were studied by coupling a sedimentological description of surficial sediments and an elemental and isotopic characterization of the sedimentary OM. Such approach was carried out from near from subtidal to supratidal stages, along transects transversal to the main river channel, resulting in a sampling of 36, 37 and 39 stations respectively from the Canche, the Authie and the Somme estuaries. Based on this mapping approach, a representative transect was selected in the Canche and the Authie estuaries in order to quantify the sedimentary OM benthic mineralization along the tidal gradient and finally to establish an OM mineralization budget at the estuarine scale. Based on the sedimentological and biological characterization of sediments, the estuarine landscape was described according to four biosedimentary facies : sand flats, mud flats, low and high marshes. This study evidenced that the distribution of OM at the estuary scale is mainly controlled by the distribution of these biosedimentary facies. Indeed, sand flats are subject to intense hydrodynamic conditions in which sedimentary OM deposition is limited. On the other hand, OM is preferentially deposited in fine-grained sediments such as mud flats and salt marshes. Both of these sedimentary environments are subjected to lower hydrodynamic conditions, especially salt marshes, where vegetation enhances deposition and limits the resuspension of sedimentary OM. Indeed, the high quantities of sedimentary OM measured in salt marshes mainly originate from C3 halophytes dominating high marsh areas. Nevertheless, our study also evidenced that the deposition of sedimentary OM along the tidal gradient depends on the contribution of particulate OM from fluvial and marine/estuarine phytoplankton communities. Moreover, this study has demonstrated that various evolutions of the geomorphological features, with a mature salt marsh present in the Cancheestuary, a seaward prograding salt marsh on the north shore of the Authie estuary, a salt marsh retreat on the north shore of the Somme estuary resulting from an advanced sand infilling. The OM benthic mineralization campaigns demonstrated that during immersion and emersion periods, mud flats and salt marshes are the main contributors to total OM mineralization along the tidal gradient in contrast to sand flats. The spatial variation mainly depended on the sedimentological characteristics of each of biosedimentary facies but also on biological factors such as benthic macrofauna, microphytobenthos and root system of halophytes. The OM mineralization budget at the estuarine scale showed a significant contribution of sand flats in the Authie estuary given their wide distribution. This thesis contributes to a better definition of the role of "Picard" estuaries in the OM cycling and allows a first step towards the quantification of a mass balance OM budget in the three main estuaries of the eastern English Channel coast.; Les estuaires assurent une production élevée et le transfert d'une grande quantité de matière organique (MO) du continent vers l'océan. Une étape importante pour comprendre les échanges de MO à l'interface continent - océan, le long de la côte française de la Manche Orientale, est d'établir un bilan de MO dans les trois plus grands estuaires : la Canche, l'Authie et de la Somme. Dans ce but, il a été réalisé une description sédimentologique et biologique du sédiment de surface et une caractérisation élémentaire et isotopique distinguant l'origine de la MO sédimentaire. La caractérisation du sédiment de surface a été réalisée, de l'étage proche subtidal à supratidal, le long de transects transversaux au fleuve, constituant un réseau de 36, 37 et 39 stations respectivement pour l'estuaire de la Canche, de l'Authie et de la Somme. A partir de cette approche cartographique, un transect représentatif dans l'estuaire de la Canche et de l'Authie a été sélectionné, dans le but de quantifier la minéralisation benthique de la MO sédimentaire, le long du gradient tidal et finalement d'établir un bilan de la dégradation de la MO à l'échelle de l'estuaire. A partir de la caractérisation sédimentologique et biologique du sédiment de surface, le paysage estuarien a été défini selon quatre faciès biosédimentaires : les bancs et plateformes sableuses, les vasières, le bas et le haut des prés salés. Il a été démontré que la répartition de la MO à l'échelle de l'estuaire est contrôlée par la distribution de ces différents faciès biosédimentaires. En effet, les sédiments sableux sont soumis à des contraintes hydrodynamiques importantes dans lequel le dépôt de la MO est limité. En revanche, la MO se dépose préférentiellement dans les lieux où les sédiments fins s'accumulent tels que les vasières et les prés salés. Ces deux environnements sédimentaires sont soumis à des contraintes hydrodynamiques plus faibles, plus particulièrement les prés salés, où la végétation favorise le dépôt et limite la remise en suspension de la MO sédimentaire. En effet, les fortes quantités de MO sédimentaire mesurées dans les prés salés sont issues de la contribution des halophytes en C3 dominant le haut des prés salés. Néanmoins, notre étude montre que la MO déposée le long du gradient tidal est aussi dépendant de l'apport de MO particulaire provenant des communautés phytoplanctoniques fluviatiles et marines/estuariennes. De plus, cette étude a mis en évidence des différences géomorphologique avec un état de maturité des prés salés avancée dans l'estuaire de la Canche, une progradation du pré salé en rive dans l'estuaire de l'Authie et une régression du pré salé, en rive nord dans l'estuaire de la Somme, issu d'un comblement avancé. A l'immersion et à l'émersion, les vasières et les prés salés ont une contribution plus importante que les sédiments perméables à la minéralisation benthique. Paradoxalement, le bilan de la minéralisation benthique, relève une contribution non négligeable des sédiments perméables dans l'estuaire de l'Authie, étant donné leur vaste répartition à l'échelle de l'estuaire. Il a été démontré que la variation spatiale de la minéralisation benthique repose sur les caractéristiques sédimentologiques des faciès biosédimentaires mais aussi sur les facteurs biologiques tels que la macrofaune benthique, le microphytobenthos et le système racinaire des halophytes. Cette thèse contribue à une meilleure définition du rôle des estuaires picards dans le cycle de la MO et permet un premier pas vers la quantification d'un bilan de MO dans les trois principaux estuaires de la Manche Orientale.
- Published
- 2020