MINERALOGY AND GEOCHEMISTRY OF THE DIAGENETIC CARBONATE CRUSTS 

FROM THE MUD VOLCANOES OF THE NILE DEEP-SEA FAN

S. Gontharet

1

, C. Pierre

1*

, M.M. Blanc-Valleron

2

, J.M. Rouchy

2

, Y. Fouquet

3

, G. Bayon

3

and the NAUTINIL scientific party

1 

UPMC, LODYC, 4 Place Jussieu, 75252Paris Cedex 05, France

2

MNHN, Laboratoire de Géologie, 43 rue Buffon, 75005 Paris, France

3

IFREMER, Centre de Brest, Géosciences Marines, Plouzané, 29280, France

Abstract

Carbonate crusts and concretions associated with mud volcanoes from the Nile deep-sea fan were recovered during the NAUTINIL cruise.

These authigenic carbonates consist mainly of aragonite and Mg-calcite and of minor dolomite. The wide range of the oxygen and carbon

isotopic compositions of these carbonates indicate variable sources of deep ?uids providing methane which is oxidized by microbial

processes either through bacterial sulfate-reduction within the sediment or via bacterial aerobic oxidation at the sea ?oor.

Keywords: Nile deep sea fan, mud volcano, diagenetic carbonate, oxygen and carbon isotopes

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

34

During the NAUTINIL cruise (September -October 2003), 22 sub-

mersible dives have been realized in the Nile deep-sea fan area. The

main objective of this cruise was to investigate by a multidisciplinary

approach, selected mud volcanoes which are very abundant and of

various morphologies in the whole area (1). The deepest site (3019 m)

located in the western part of the deep-sea fan, corresponds to a large

caldera (about 8 km of diameter) where brines are seeping along the

?anks of the structure and are sometimes collected in pools and lakes.

The other sites in the central and eastern parts of the deep-sea fan

correspond respectively to pock-marks located at 2120 m and to a

mud volcano located at 1130 m where active ventings of ?uids were

identified by the presence of living benthic organisms (mainly

vestimentiferan worms; rarely bivalves). At these three sites, hard

carbonate crusts cover irregularly the sea ?oor and are sometimes

present as dispersed fragments within the topmost sediments. The

sediments from the venting areas are organic-rich and have a strong

H

2

S smell which is indicative of active sulfato-reduction. The

petrographic observations and XRD analyses of the carbonate crusts

indicate that aragonite, calcite, Mg-calcite are the dominant

authigenic carbonate phases with a minor contribution of dolomite.

The oxygen and carbon isotopic compositions of the bulk carbonate

exibit very large variations (-2.67< 

d

18

O ‰ PDB <3.87 ; -37.97

< 

d

13

C ‰ PDB <2.96). The distribution of the isotopic values is

explained by the mixing of the authigenic carbonate with the

sedimentary matrix which corresponds itself to a mixture of pelagic

sediment and mud breccia issued from the mud volcano activity. The

rather large range of 

d

18

O values might re?ect variable sources of

?uids, a 

18

O-rich deep source and a 

18

O-poor continental source.

Typically, the very low 

d

13

C values of the diagenetic carbonates

indicate that methane was the major source carbon which was

oxidized as CO

2

either through bacterial sulfate-reduction within the

sediment or via bacterial aerobic oxidation at the sea ?oor. Similar

isotopic values were previously measured in the diagenetic carbonate

crusts from the mud volcanoes of the Mediterranean Ridge area (2) as

well as in other areas of cold seeps outside the Mediterranean sea (for

instance Gulf of Mexico, Cascadia margin, Barbados prism).

References

1-Loncke L., Gaullier V., Bellaiche G., and Mascle J., in press. Recent

depositional pattern of the Nile deep-sea fan from echo-character

mapping: interactions between turbiduty currents, mass-wasting processes

and tectonics. A.A.P.G. Bull.

2-Aloisi G., Pierre C., Rouchy J.M., Foucher J.P., Woodside J. and the

Medinaut Scientific Party, 2000. Methane-related authigenic carbonates of

eastern Mediterranean Sea mud volcanoes and their possible relation to

gas hydrate destabilisation. E.P.S.L.,184: 321-338.