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Rend. Online Soc. Geol. It., Vol. 17 (2011) - (DOI 10.3301/ROL.2011.27)

Biogeochemical characterization of the laminated microbialites in the Lower Devonian Kess-Kess mounds (Hamar Laghdad, Morocco)

F. Demasi  (*), A. Guido  (*), A. Mastandrea  (*), F. Tosti  (*) & F. Russo (*)

 

(*) Dipartimento di Scienze della Terra, Museo di Paleontologia, Università della Calabria, Via Bucci Cubo 15b – 87036 Rende (CS).

fabio.demasi@unical.it


Abstract  

The Kess-Kess mounds of the Hamar Laghdad Ridge, SE Morocco, are spectacular carbonate buildups because the differential erosion, highlighted their original shapes and the relationships with associated beds. The origin of these buildups is still under debate and the most consistent hypothesis is related to submarine hydrocarbon seapage or less probably to hydrothermal vents in which bacteria and/or archaea played a prominent role in the carbonate biomineralization.
To investigate the traces of prokaryotic metabolic activity, which possibly caused the laminated microbialite precipitation, the research was focused on micro-nanomorphology of the very fine dark and white wrinkled laminations and biogeochemical analyses of their organic remains. Epifluorescence observations put in evidence a high organic matter content mainly in the dark laminae. The geochemical characterization of extracted organic matter was performed through the functional group analyses by FT-IR Spectroscopy. FT-IR parameters indicate a marine origin and low thermal evolution for the organic compounds. The organic matter, correlated to the fine laminated micrite, is characterized by the presence of stretching νC=C vibrations attributable to alkene and/or unsatured carboxylic acids. These organic compounds are likely to be synthesized by bacteria and/or archaea communities. Gas Cromatography-Mass Spectrometry analyses on these low thermal maturity organic matter remains will reveal specific bacterial/archaeal biomarkers. These data will help to identify the metabolic pathways inducing the micrite precipitation in the Kess Kess mounds.
 


KEY WORDS: laminated microbialite, organic matter, mounds, Lower Devonian, Morocco.


Riassunto 

Caratterizzazione biogeochimica delle laminazioni microbialitiche dei mud mound Kess-Kess del Devoniano inferiore (Hamar Laghdad, Marocco).

I mud mound Kess-Kess affi oranti nella catena montuosa di Hamar Laghdad, nel Marocco sud-orientale, sono delle biocostruzioni carbonatiche che l’erosione differenziale ha evidenziato in modo spettacolare rivelando le loro forme originarie. L’origine di queste biocostruzioni è ancora dubbia, l’ipotesi più accreditata considera i
batteri e/o archea i protagonisti della biomineralizzazione carbonatica, organismi il cui sviluppo era favorito dalla risalita di idrocarburi sottomarini oppure da vent idrotermali.
La ricerca ha riguardato le osservazioni micro e nanomorfologiche delle laminazioni stromatolitiche e l’analisi biogeochimica della materia organica associata per comprendere il possibile ruolo dell’attività metabolica di organismi procarioti nella mineralizzazione di queste microbialiti.
Le osservazioni in epifluorescenza hanno mostrato un alto contenuto in materia organica presente principalmente nelle lamine scure.
La caratterizzazione geochimica della materia organica estratta è stata effettuata attraverso l’analisi dei gruppi funzionali in spettroscopia FT-IR. I dati FT-IR indicano un’origine marina e una bassa evoluzione termica dei composti organici. La materia organica, correlata alle laminazioni stromatolitiche, è caratterizzata dalla presenza di vibrazioni di stiramento "C=C attribuibili ad alcheni e/o acidi carbossilici insaturi. Questi composti organici possono essere sintetizzati da comunità di batteri e/o archea. Le analisi in Gas Cromatografi a-Spettrometria di Massa su questi composti potranno rivelare la presenza di specifi ci fossili molecolari di batteri/archea, identificando le vie metaboliche che hanno indotto la precipitazione della microbialiti nei mud mound Kess-Kess.
 


TERMINI CHIAVE: laminazioni microbialitiche, materia organica, mounds, Devoniano inferiore, Marocco.

La successione sedimentaria miocenica affi orante nel settore
Nord-Orientale della Stretta di Catanzaro è costituita da depositi
terrigeni, evaporitici e carbonatici depositatesi all’interno di un
bacino sedimentario controllato da un complesso sistema di faglie
trascorrenti orientate NW-SE.
La sedimentazione ha inizio tra il Serravalliano e il Tortoniano
con i depositi di ambiente alluvionale-torrentizio del Conglomerato
del Corace seguite dalle arenarie e calcareniti di Tiriolo di ambiente
costiero che evolvono a facies schiettamente marine costituite dalle
argille marnose di Gagliano caratterizzate nella porzione superiore
da peliti euxiniche e diatomiti che segnano l’inizio della Crisi di
Salinità del Messiniano (CSM). In questa fase si depositano in
tutto il Mediterraneo, lungo i margini del bacino, facies selenitiche
e calcari micritici (Lower Evaporites). Nell’area di studio affi orano
esclusivamente le facies micritiche CdB-1 di probabile origine
batterica correlabili al CdB type 2 di MANZI et alii (2010) ed alle
facies di origine batterica di GUIDO et alii (2007), sviluppatesi durante
la prima fase della CSM tra 5,96 e 5,6 Ma. La fase successiva è
caratterizzata da una fase tettonica intra-messiniana e da un rapido
abbassamento del livello marino con lo sviluppo di un corpo caotico
costituito da slumps, blocchi di seleniti (sub-unità 1 del conglomerato
del Riato) e brecce carbonatiche (CdB-2) che evolvono verso l’alto con
trend fi ning e thinning-upward ad associazioni di facies con canali e
barre, con una drastica diminuzione dell’alimentazione intrabacinale
evaporitica e carbonatica a vantaggio di quella proveniente dalle unità
metamorfi che e plutoniche dell’Arco Calabro Peloritano.
La fase fi nale della CSM è registrata dallo sviluppo di un sistema
deposizionale fl uvio-deltizio che passa verso le aree bacinali a depositi
pelitici-sabbiosi, contenenti biofacies ad ostracodi (Lago Mare), e a
corpi selenitici in facies banded e massive di secondo ciclo.
La successione sedimentaria del settore NO della Stretta di
Catanzaro defi nisce un’architettura deposizionale riscontrabile nel
modello evolutivo proposto da ROVERI et alii (2008), caratterizzata da
corpi caotici (sub-unità 1 e 2 del conglomerato di Riato e CdB-2),
derivanti dalla cannibalizzazione dei depositi evaporitici e dei calcari
primari, e che registrano un graduale ritorno ad un’alimentazione
extra-bacinale derivante dall’erosione delle unità sedimentarie
serravallinae-tortoniane e metamorfi che-plutoniche dell’unità della
Sila.

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