Original paper

Sedimentological characterization and origin of the deposits in a Holocene marsh (Vernier Marsh, Seine Estuary, France)

Frouin, Millena; Laignel, Benoit; Sebag, David; Ogier, Sylvie; Durand, Alain

Abstract

A 20 m thick core drilled in the Vernier Marsh allowed us the study of the Holocene infilling downstream the lower Seine valley. This core presents an alternation of peats and detrital deposits. These detrital deposits were sedimentologically characterized (e.g. grain-size, clay mineral, carbonate…) what allowed us to define three different units: (i) the core bottom presents a great proportion of sand, carbonate and smectite and no chlorite; (ii) the median part of the core presents chlorite and a great proportion of illite and silt; (iii) the core top presents chlorite and a great proportion of smectite and sand. These three units were the result of different sedimentary dynamics (i.e. material source and particle transport dynamic). The clay mineral contents used as indicators of the material source were compared to these of regional formations (i.e. loess, clay-with-flints, chalk and suspended particle matter) what enabled us to distinguish: (i) a continental supply resulting from the erosion of the watershed (i.e. loess) in the core bottom dated from the Boreal and in the core top dated from the Upper Subboreal; (ii) an estuarine supply in the median part dated from the Upper Boreal to the Lower Subboreal. The grain-size distribution principally indicated a particle transport by suspension in the entire core to which a transport by traction that occurred in coarse detrital deposits was added.

Kurzfassung

Eine 20 m Bohrung in der Vernier Marsch ergab einen Wechsel von Torf und klastischem Material. Dieses konnte dreigeteilt werden: Der tiefste Teil der Bohrung, weist einem hohen Anteil an Sand, Karbonaten und Smectit auf, enthält aber kein Chlorit; der mittlere schluffreiche Teil enthält Chlorit und einen hohen Anteil an Illit; die obersten Teile sind sandig, enthalten Chlorit und einen hohen Anteil an Smectit.Diese drei Einheiten dokumentieren Herkunft und Dynamik der Ablagerungen. Der Tonmineralgehalt dient als Indikator für die Herkunft, und im Vergleich mit den Gesteinen des Einzugsgebietes (Löß, flintreiche Tone, Kreide und Schwebstoffe aus der Flussmündung) ergaben sich die Zuordnungen: Ein kontinentaler Einfluss durch Erosion der Lößgebiete, im tieferen Bohrkern ins Boreal und im oberen Bohrkern ins obere Subboreal zu datieren, während der mittlere Teil des Bohrkerns, zwischen oberem Boreal und unterem Subboreal datiert den Einfluss der Flussmündung zeigt. Die Korngrößenverteilung verweist auf einen überwiegenden Transport durch Suspensionsfracht, ergänzt durch die Sandfracht der gröberen Ablagerungen.

Résumé

Un sondage de 20 m prélevé dans le Marais Vernier a permis d'étudier le remplissage holocène de la zone aval de la basse vallée de Seine. Ce sondage est caractérisé par une alternance de tourbes et de dépôts détritiques. Ce matériel détritique a été caractérisé d'un point de vue sédimentologique (e.g. granulométrie, minéralogie des argiles, calcimétrie…) ce qui a permis de définir trois unités différentes : (i) la base qui présente une forte proportion en sable, en carbonate et en smectite et pas de chlorite ; (ii) la partie médiane qui présente une importante proportion en illite et silt et de la chlorite ; (iii) le sommet qui présente une proportion en sable et en smectite de nouveau importante et de la chlorite. Ces trois unités résultent de dynamiques sédimentaires différentes (i.e. source du matériel et dynamique du transport des particules). Les assemblages de minéraux argileux utilisés comme marqueur de la source du matériel ont été comparés avec ceux des formations sources de la région (i.e. lœss, argile à silex, craie et MES) ce qui nous a permis de distinguer : (i) un apport continental lié à l'érosion du bassin versant (lœss) dans l'unité basale datée du Boréal inférieur et dans l'unité sommitale datée du Subboréal supérieur ; (ii) un apport estuarien dans la partie médiane datée du Boréal supérieur au Subboréal inférieur. Les distributions granulométriques ont permis de définir un transport des particules principalement en suspension sur l'ensemble du carottage auquel s'ajoute un transport par traction dans les dépôts détritiques grossiers.