Caractérisation des métabolismes et de leurs impacts sur les cycles géochimiques au Précambrien par une approche multi-isotopique (?¹³C, ?³⁴S, ?³³S, ?¹⁵N)

Christophe Thomazo

vendredi 7 mai 2010, à 13 heures, dans l’amphithéâtre d’Orbigny

Résumé

La recherche et la caractérisation des écosystèmes à la surface de la Terre primitive est un défi étant donné le faible degré de préservation des roches Précambriennes. Les quelques formations sédimentaires disponibles ont souvent été modifiées par de nombreux processus secondaires (métamorphisme, altération) qui excluent une diagnose morphologique robuste des microfossiles et des minéraux associés. La recherche de traces de vie fossile et la caractérisation des environnements contemporains du dépôt reposent ainsi sur des indices chimiques dont les plus robustes sont les isotopes stables.

Le travail présenté consiste en une étude intégrée des compositions isotopiques du C, du S et de l’N dans une formation sédimentaire Archéenne (Pilbara Drilling Project): la Formation de Tumbiana (2,7 Ga). Cette Formation présente l’un des meilleurs enregistrements de la première excursion isotopique négative du carbone organique de l’histoire de la Terre (Excursion du Fortescue) avec de valeurs allant jusqu’à -60 ‰. Les résultats montrent une hétérogénéité isotopique (C, S, N) et élémentaire allant de l’échelle centimétrique à métrique et corrélée aux variations lithologiques. L’étude pétrologique et géochimique réalisée en parallèle montre que les enregistrements isotopiques ne peuvent être expliqués par des processus secondaires tels que le métamorphisme ou la diagenèse d’enfouissement.

En intégrant ces trois systèmes isotopiques, nous pouvons apporter des contraintes fortes sur les conditions oxydoréductrices de l’environnement et sur les voies réactionnelles susceptibles d’avoir existé. Les compositions isotopiques du C de l’N et du S enregistrées dans les sédiments de la Formation de Tumbiana montrent que la partie oxydative de leurs cycles biogéochimiques (oxydation du méthane, sulfato-réduction, nitrification- dénitrification) s’exprimait déjà dans la colonne d’eau il y a 2,7 Ga soit 300 Ma avant l’oxygénation de l’atmosphère terrestre. En particulier, l’oxydation anaérobie du méthane serait devenue à 2,7 Ga un des flux principaux du cycle du carbone, entrainant la diminution du flux de méthane vers l’atmosphère et créant des conditions favorables à la photolyse du soufre enregistré par les fractionnements indépendants de la masse du soufre.

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Caractérisation des métabolismes et de leurs impacts sur les cycles géochimiques au Précambrien par une approche multi-isotopique (?¹³C, ?³⁴S, ?³³S, ?¹⁵N)

Christophe Thomazo

vendredi 7 mai 2010, à 13 heures, dans l'amphithéâtre d'Orbigny

Résumé

La recherche et la caractérisation des écosystèmes à la surface de la Terre primitive est un défi étant donné le faible degré de préservation des roches Précambriennes. Les quelques formations sédimentaires disponibles ont souvent été modifiées par de nombreux processus secondaires (métamorphisme, altération) qui excluent une diagnose morphologique robuste des microfossiles et des minéraux associés. La recherche de traces de vie fossile et la caractérisation des environnements contemporains du dépôt reposent ainsi sur des indices chimiques dont les plus robustes sont les isotopes stables.

Le travail présenté consiste en une étude intégrée des compositions isotopiques du C, du S et de l’N dans une formation sédimentaire Archéenne (Pilbara Drilling Project): la Formation de Tumbiana (2,7 Ga). Cette Formation présente l’un des meilleurs enregistrements de la première excursion isotopique négative du carbone organique de l’histoire de la Terre (Excursion du Fortescue) avec de valeurs allant jusqu’à -60 ‰. Les résultats montrent une hétérogénéité isotopique (C, S, N) et élémentaire allant de l’échelle centimétrique à métrique et corrélée aux variations lithologiques. L’étude pétrologique et géochimique réalisée en parallèle montre que les enregistrements isotopiques ne peuvent être expliqués par des processus secondaires tels que le métamorphisme ou la diagenèse d’enfouissement.

En intégrant ces trois systèmes isotopiques, nous pouvons apporter des contraintes fortes sur les conditions oxydoréductrices de l’environnement et sur les voies réactionnelles susceptibles d’avoir existé. Les compositions isotopiques du C de l’N et du S enregistrées dans les sédiments de la Formation de Tumbiana montrent que la partie oxydative de leurs cycles biogéochimiques (oxydation du méthane, sulfato-réduction, nitrification- dénitrification) s’exprimait déjà dans la colonne d’eau il y a 2,7 Ga soit 300 Ma avant l’oxygénation de l’atmosphère terrestre. En particulier, l’oxydation anaérobie du méthane serait devenue à 2,7 Ga un des flux principaux du cycle du carbone, entrainant la diminution du flux de méthane vers l’atmosphère et créant des conditions favorables à la photolyse du soufre enregistré par les fractionnements indépendants de la masse du soufre.

extrait:

lien_externe:

titre:

Caractérisation des métabolismes et de leurs impacts sur les cycles géochimiques au Précambrien par une approche multi-isotopique (?13C, ?34S, ?33S, ?15N)

intervenant:

Christophe Thomazo

date:

vendredi 7 mai 2010