Resumen de Chemical factors controlling the steady-state distribution of mixed carbonate-siliciclastic sediments in Bayona Bay (northwest Spain)

Susana Fernández Bastero, Irene Alejo Flores, Miguel Angel Nombela Castaño, Soledad García Gil, Guillermo Francés Pedraz, Belén Rubio Armesto, Marta Pérez Arlucea, R. Jiménez, Daniel Rey García, Ana M. Bernabeu Tello, Óscar Pazos Rodríguez, Luis Gago Duport, Federico Vilas Martín, Alberto Santos Sánchez

• español

  En este trabajo se analiza de forma específica la distribución espacial de cada uno de los minerales involucrados en sedimentos mixtos terrígenos-carbonatados de la bahía de Bayona y se compara con la distribución global de sedimentos, tal como resulta de análisis granulométricos, con el fin de determinar la existencia de diferentes mecanismos de mezcla entre los minerales de ambas fracciones.

  El contenido porcentual en peso de cada fase mineral, en muestras superficiales de sedimento, se determinó a partir de datos cuantitativos de DRX, empleando el método de Rietveld. Este procedimiento nos ha permitido realizar mapas específicos de distribución, tanto para cada mineral de la fracción terrígena como para cada uno de los diferentes polimorfos de carbonato cálcico en la componente carbonatada.

  Como resultado de este estudio comparativo, se ha encontrado una correlación, en la distribución espacial y granulométrica, de las facies carbonatadas y los minerales terrígenos implicados en la generación de carbonato cálcico. Un posterior análisis de este resultado sugiere la presencia de mecanismos químicos de control que regulan la interacción entre siliciclastos y carbonatos mediante procesos de disolución-cristalización mediados por el agua del mar.

  El estudio se ha realizado a dos escalas. En el ámbito general de la bahía de Bayona, las relaciones de distribución observadas entre plagioclasas y carbonato cálcico pueden ser explicadas, dentro del balance global del Ca³⁺ disuelto en el agua del mar, mediante la meteorización química de las plagioclasas y la consiguiente generación de carbonatos. En este caso, los patrones de distribución reflejan la aproximación a un estado estacionario mediante sucesivos eventos de mezcla asociados a la alta removilización material en el medio, tanto para la distribución porcentual en peso como para la distribución granulométrica entre ambos minerales. Finalmente, se realiza un análisis particularizado en una región con baja tasa de removilización y donde la interacción entre sedimentos de ambas fracciones es máxima. El resultado muestra claramente una distribución espacial anisótropa para cada uno de las fases de carbonato cálcico (calcita y aragonito). La abundancia relativa de cada uno de los polimorfos, así como el contenido en Mg³⁺ de la calcita, ha sido correlacionado con la distribución de la biotita y explicado a partir de las diferencias de solubilidad en función de la alta relación Mg³⁺ /Ca³⁺ en el agua de mar que resulta, localmente, de la meteorización química de dicho mineral.

• English

  The relative space distributions of single mineral constituents in mixed terrigenous-carbonated sediments of the Bayona Bay have been analysed. In order to determine the existence of different mixing mechanisms, a study comparing the general sedimentary trends resulting from the average patterns and the single mineral behaviour, reflected in the single-mineral mapping, was carried out.

  The relative abundance of all mineral phases in surface sediment samples was first determined by quantitative X-ray powder diffraction data, using the Rietveld method. This procedure enabled us to create specific maps for both the minerals forming the terrigenous fraction and the different calcium carbonate polymorphs involved in the carbonatic component.

  A cross-linked behaviour between the carbonate facies and the terrigenous minerals involved in the calcium carbonate generation was found, suggesting the existence of a chemical control mechanism which, through dissolution-crystallization processes, constrains the mixed environment's long-term evolution.

  In the general framework of the region studied, these relations operate for the relative amount of plagioclase to calcium carbonate. The existence of dissolution and growth between both minerals, favoured by the high rate of removal, is proposed, yielding a final crossed pattern, representative of the steady-state. Furthermore, a specific analysis, restricted to the region of low rate of material removal and maximum amount of intermixed sediments, clearly shows an anisotropic distribution for every calcium carbonate polymorph (calcite and aragonite). These correlate with the biotite distribution, and can be connected to local variations in seawater Mg/Ca ratio, induced by biotite weathering.