Early diagenesis of marine organic-matter and magnetic properties of sedimentary rocks : the role of iron limitation and organic-matter source organisms NICOLAS TRIBOVILLARD 1 ,OLIVIER AVERBUCH 1 ,ANNE BIALKOWSKI 1,2 and JEAN-FRANÇOIS DECONINCK 1 Key words. – Kimmeridgian, Magnetic susceptibility, Organic matter, Early diagenesis, Reactive iron. Abstract. – The magnetic parameters of sedimentary rocks can record accurately tectonic and climatic influences upon sedimentary processes, when they are not altered during diagenesis. This paper is focused on the possible alteration of the primary magnetic-susceptibility signal during early diagenesis of marine organic matter (OM). In the late Kimmeridgian-Tithonian Argiles de Châtillon Formation (Fm.) of the Boulonnais area (northern France – lateral time equivalent of the distal organic-rich sediments of the Kimmeridge Clay Fm. of Dorset), the or- ganic content is dominated by amorphous OM (AOM), either brown or orange, originating from selective preservation or sulphurisation, respectively. Total sulphur content correlates well with orange + brown AOM abundance, and or- ganic S content correlates well with orange AOM abundance. The magnetic signal of these claystones and paper shales is dominantly carried by clay minerals. The magnetic susceptibility vs. brown-AOM abundance relationship shows a clear correlation. Furthermore, if the part of the magnetic-susceptibility signal linked to the lithoclastic fraction of the sediments is removed from the total signal, a positive correlation is also drawn between the brown-AOM abundance and the ‘excess’ magnetic susceptibility. The cause for this resides in the iron-sulphide abundance. The presence of both types of AOM implies that intense sulphate reduction took place and that the HS – /H 2 S released reacted with either organic molecules (orange AOM dominating the palynofacies) or reactive iron (brown AOM dominating). When reac- tive iron was abundant enough and when sulphate reduction-induced sulphide ions could react with it, iron sulphides could form and this sediment component (present now as pyrite) influences the magnetic-susceptibility signal. The type of dominating source organisms (phytoplankton) may condition the reactivity of OM towards sulphide ions. This may influence iron-sulphide formation, and in turn the sediment magnetic signal. Diagenèse précoce de la matière organique d’origine marine et propriétés magnétiques des roches sédimentaires : le rôle du facteur limitant du fer et des organismes sources de la matière organique Mots clés. – Kimméridgien, Susceptibilité magnétique, Matière organique, Diagenèse précoce, Fer réactif. Résumé. – Les paramètres magnétiques des roches sédimentaires peuvent enregistrer les influences exercées par la tec- tonique et le climat sur la sédimentation, quand les signaux ne sont pas altérés par la diagenèse. Cet article met l’ac- cent sur l’altération du signal magnétique que peut provoquer la diagenèse précoce de la matière organique (MO) sédimentaire d’origine marine. Dans la formation des Argiles de Châtillon (Kimméridgien supérieur) du Boulonnais, le contenu organique est dominé par la MO amorphe (MOA). Celle-ci est brune ou orangée, et sa préservation résulte de phénomènes de préservation sélective ou de sulfuration, respectivement. La teneur totale en soufre est bien corrélée avec l’abondance de la MOA totale (brune + orangée) ; la teneur en soufre organique est bien corrélée avec l’abon- dance de la MOA orangée. Le signal magnétique de ces argilites et black shales est porté principalement par les miné- raux argileux. La susceptibilité magnétique est bien corrélée avec l’abondance de la MOA brune. En outre, si l’on extrait par le calcul la part du signal magnétique due aux minéraux argileux, une bonne corrélation se dessine aussi entre l’abondance de la MOA brune et le signal de susceptibilité magnétique (non-dû à la fraction terrigène). Cette cor- rélation peut être expliquée par la néoformation de sulfures de fer lors de la diagenèse précoce. La présence des deux types de MOA implique qu’une intense sulfato-réduction a dû se produire dans les sédiments, et que les ions HS — /H 2 S (sous-produits de la réaction de sulfato-réduction) ont pu être relâchés dans les eaux interstitielles. Ces ions ont pu réa- gir soit avec les molécules organiques (MOA orangée dominante), soit avec le fer réactif présent dans le milieu de dé- pôt (MOA brune dominante). Lorsque le fer réactif était suffisamment abondant et que les ions sulfure pouvaient réagir avec lui, des sulfures de fer ont pu se produire (qui se retrouvent aujourd’hui sous forme de pyrite très majoritaire- ment) et ils ont une influence (modeste mais significative) sur le signal magnétique. La réactivité de la MO vis-à-vis du fer peut être conditionnée par le type d’organismes sources (phytoplancton). Bull. Soc. géol. France, 2002, t. 173, n o 4, pp. 295-306 Bull. Soc. géol. Fr., 2002, n o 4 1 Université Lille 1 & UMR CNRS, Sciences de la Terre, bâtiment SN5, 59655 Villeneuve d’Ascq cedex (France) – Nicolas.Tribovillard@univ-lille1.fr 2 present address : École des Mines de Paris, CGES-Sédimentologie, 77305 Fontainebleau cedex (France). Manuscrit déposé le 19 septembre 2001 ; accepté après révision le 10 février 2002.