Geochemistry of deep-sea sediment cores and their relationship with polymetallic nodules from the north-eastern Pacific

Abstract

Eight sediment cores from the oceanic area close to Clarion Island in the Mexican Economic Exclusive Zone were studied to evaluate their metal content and their relationship to the nodules present in the area. The cores from closer to the East Pacific Rise near 21ºN showed high concentrations of organic matter and Zn, and the lowest concentrations of Fe and Mn. The cores from the Mimar Depression, 166 nmiles south-west of Clarion Island, showed the highest concentration of Fe, Mn, Cu, Ni, and Co in sediments and the highest nodule abundance;this may be related to slower bottom currents. Cores 18 and 20 showed significant correlation of Mn with Cu, Ni, and Co, suggesting that these metals are precipitated with the Mn oxides. Core 25 showed a strong correlation of Fe with Mn, indicating different chemical processes. The MnO: Al2O3 ratio was used to evaluate the different sediment sources, and this allowed differentiation of the areas affected by the hydrothermal discharges. Factor analysis of the compositional data produced four major factors—diagenetic, hydrothermal, biogenic and detritic—that together account for 74. 3%of the sample variance. Resumen. Se estudió el contenido de metales y su relación con nódulos polimetálicos presentes en ocho núcleos de sedimentos localizados en el área oceánica inmediata a la isla Clarión en la Zona Económica Exclusiva de México. Los núcleos cercanos a 21ºN de la Dorsal del Pacífico Oriental muestran altas concentraciones de materia orgánica y zinc y los valores más bajos de Fe y Mn. Los núcleos localizados en la Depresión Mimar, 166 mn al SW de la Isla Clarion, tienen los valores más altos de Fe, Mn, Cu, Ni y Co en sedimentos así como la mayor abundancia de nódulos en el área, esto puede deberse a menor velocidad de las corrientes de fondo. Los nucleos 18 y 20 muestran correlaciones estadisticamente significativas de Mn con Cu, Ni y Co, lo que sugiere que estos metales se precipitan con los óxidos de Mn. El nucleo 25 muestra una fuerte correlación entre Fe y Mn lo que sugiere comportamientos químicos diferentes en éste nucleo. A través de la relación MnO:Al2O3 se infiere el origen de los sedimentos, y se puede reconocer el área afectada por las descargas hidrotermales. El análisis de factores señala la existencia de cuatro factores: diagénetico-hidrotermal-biogénico-detritico, los cuales explican 74. 3%de la variancia de la muestra.