Palynofacies Analysis of Inner Continental Shelf and Middle Slope Sediments offshore Egypt, South-eastern Mediterranean

Marine palynological studies of Quaternary sediments usually focus on dinoflagellate and pollen assemblages for paleoceanographic and paleohydrographic interpretations of past events. This paper focuses on the use of palynofacies analysis for paleohydrological reconstructions of deltaic and deep sea environments to evaluate transport of organic matter to the ocean. These palynodebris data are used to interpret palaeoenvironmental and paleohydrographic changes in two marine cores from the continental shelf (core-1, 27 m water depth) and middle slope (core-2, 1030 m) offshore Egypt, south-eastern Mediterranean Sea, during the latest Pleistocene and the Holocene. The relative abundances of various types of sedimentary organic matter such as phytoclasts, zooclasts, amorphous organic matter and palynomorphs are related to paleohydrographic changes of the overlying water column. Based on the total palynodebris and organic carbon content, sediments of the inner continental shelf core are characteristic of a prodelta environment proximal to a fluvio-deltaic source and moderately distal oxic environments with enhanced structured organic matter preservation potential. In contrast, the palynodebris of the middle slope core show that the basal sediments (105–140 cm depth) indicate suboxic to dysoxic bottom water conditions, followed by anoxic-suboxic bottom water conditions for the interval from 30–85 cm, which represents the S1 Sapropel. The top sediments of core-2 (0–25 cm) were deposited under oxic bottom water conditions, suggesting good ventilation in the water column. A quantitative approach was also used for interpreting the Holocene sea-level changes, based on the correlation between phytoclast and organic matter abundances. Sedimentation rate in the continental shelf is varied, being relatively very low (6.7 cm/kyr) in the basal part and increased upward to be 20 cm/kyr (depth 115–120 cm). In the upper Gray clayey silt layer the sedimentation rate was high (about 40–45 cm/kyr) due to the high discharge from El Manzala Lagoon and Damietta Nile branch. In the middle slope depth the sedimentation rate was relatively low and uniform, around 14 cm/kyr.

RésuméLes études palynologiques marines de sédiments quaternaires s’intéressent classiquement aux assemblages de dinoflagellés et pollens à des fins d’interprétations paléocéanographiques et paléohydrographiques d’événements passés. Ici, nous nous intéressons à l’utilisation de l’analyse des palynofaciès pour la reconstruction paléohydrologique d’environnements deltaïques et de mer profonde, afin d’apprécier le transport de matière organique vers l’océan. Ces données de palynodébris sont utilisées afin d’interpréter les changements paléo-environnementaux et paléohydrographiques dans deux forages marins de la plateforme continentale (forage-1, 27 m de profondeur) et du milieu de talus (forage-2, 1030 m) au large de l’Égypte, Mer Méditerranée sud-orientale, durant le Pléistocène terminal et l’Holocène. Les abondances relatives de divers types de matière organique sédimentaire tels que les phytoclastes, les zooclastes, la matière organique amorphe et les palynomorphes sont reliées aux changements paléohydrographiques de la colonne d’eau. Sur la base de l’ensemble des palynodébris et du contenu en carbone organique, les sédiments du forage de la plateforme continentale interne sont caractéristiques d’un environnement prodeltaïque proche d’une source fluvio-deltaïque et d’environnements oxiques modérément distaux avec un potentiel élevé de préservation de matière organique structurée. Au contraire, les palynodébris du forage de milieu de talus montrent que les sédiments de la base (105–140 cm de profondeur) correspondent à des conditions d’eau de fond suboxiques à dysoxiques, suivies par des conditions anoxiques-dysoxiques dans l’intervalle 30–85 cm, représentant la Sapropèle S1. Les sédiments au sommet du forage-2 (0–25 cm) furent déposés dans des conditions d’eau de fond oxiques, suggérant une bonne ventilation de la colonne d’eau. Une approche quantitative a également été utilisée afin d’interpréter les variations du niveau marin holocène, sur la base de la corrélation entre les abondances en phytoclastes et en matière organique. Le taux de sédimentation sur la plateforme continentale est variable, relativement très faible (6,7 cm/kyr) dans la partie inférieure, puis augmentant jusqu’à 20 cm/kyr (110–125 cm). Dans la couche silto-argileuse grise supérieure, le taux de sédimentation est élevé (environ 41 cm/kyr), du fait de fortes décharges du lagon El Manzala et de la branche du Damietta-Nil. Sur le milieu de talus, le taux de sédimentation est relativement faible et uniforme, aux environs de 14 cm/kyr.