Un horizon vertical distinct dans un sédiment où le régime redox dominant change, souvent détecté comme une transition entre conditions oxydantes et réductrices définie par des variations de la disponibilité des accepteurs d'électrons et des espèces sensibles au redox.

Principe

La structure redox des sédiments suit un ordre thermodynamique des accepteurs d'électrons : l'oxygène est consommé en premier, puis les nitrates, les oxydes de manganèse, les oxydes de fer, le sulfate, et enfin le dioxyde de carbone/méthanogenèse, produisant des frontières redox superposées lorsque chaque accepteur est épuisé.

Démonstration

Une carotte sédimentaire montre une pénétration d'oxygène jusqu'à 2 mm, une baisse du nitrate à zéro à 1 cm, une zone de réduction des oxydes de Mn entre 1–3 cm, un pic de réduction de Fe à 3–8 cm et une frontière de réduction des sulfates près de 20 cm ; chaque changement corrèle avec des variations d'espèces dissoutes et de minéraux redox en phase solide.

Mauvaise application

Considérer une seule mesure de potentiel redox (Eh) comme la frontière redox sans corroborer par les concentrations des accepteurs d'électrons, les indicateurs en phase solide ou les processus microbiens ; Eh seul peut ne pas résoudre les horizons successifs d'épuisement des accepteurs.

Conséquence

Identifier les frontières redox clarifie les voies diagenétiques, la mobilisation des nutriments et des éléments traces, le potentiel de préservation de la matière organique et les niches spatiales des communautés microbiennes spécialisées en redox.

Inversion

La condition inverse est le régime oxydant au-dessus de la frontière où l'oxygène et d'autres accepteurs à haut potentiel dominent les voies métaboliques et oxydent les espèces réduites venant du dessous.

Limite

Se réfère aux transitions verticales au sein de colonnes sédimentaires et exclut les taches redox latérales hétérogènes causées par la bioturbation, l'irrigation de galeries ou les flux advectifs ; le concept s'applique à des échelles allant du millimètre au mètre selon le taux de sédimentation et l'apport organique.

Tension sémantique

Il existe une tension entre définir des frontières par des concentrations chimiques versus des proxys électrochimiques (Eh) ou des zones fonctionnelles microbiennes ; chaque approche peut situer une frontière apparente différente selon l'échelle temporelle et la méthode de mesure.

Synthèse

Une frontière redox dans les sédiments est l'interface verticale où la dominance des accepteurs d'électrons change, résultant de la consommation séquentielle des oxydants ; la localiser correctement demande des observations multi-paramètres et renseigne sur la diagenèse, le cycle biogéochimique et les habitats microbiens.