{"id":12924,"date":"2025-07-09T17:12:41","date_gmt":"2025-07-09T15:12:41","guid":{"rendered":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=12924"},"modified":"2025-07-09T17:13:23","modified_gmt":"2025-07-09T15:13:23","slug":"iron-and-sulfur-isotope-constraints-on-pyrite-formation-in-lake-cadagno-an-analog-to-ancient-oceans","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2025\/07\/iron-and-sulfur-isotope-constraints-on-pyrite-formation-in-lake-cadagno-an-analog-to-ancient-oceans\/","title":{"rendered":"Iron and sulfur isotope constraints on pyrite formation in Lake Cadagno, an analog to ancient oceans"},"content":{"rendered":"
\"lac<\/figure>\n\n\n

Th\u00e8se en sciences de la Terre, soutenue le 29 ao\u00fbt 2025 par Juliette Dupeyron, rattach\u00e9e \u00e0 l’Institut des sciences de la Terre (ISTE) de la FGSE.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Les reconstitutions pal\u00e9oenvironnementales reposent sur l\u2019\u00e9tude de roches s\u00e9dimentaires anciennes, susceptibles d\u2019enregistrer des informations sur la colonne d\u2019eau et la biomasse pr\u00e9sente mais \u00e9galement les apports continentaux et atmosph\u00e9riques. Les environnements modernes analogues aux oc\u00e9ans anciens permettent d\u2019\u00e9tudier les cycles biog\u00e9ochimiques dans ces syst\u00e8mes et d\u2019am\u00e9liorer l\u2019interpr\u00e9tation des archives g\u00e9ologiques. Ce travail de th\u00e8se s\u2019est concentr\u00e9 sur le lac Cadagno, un lac stratifi\u00e9, dont les eaux profondes sont anoxiques et sulfureuses de mani\u00e8re permanente, et qui est consid\u00e9r\u00e9 comme un analogue des oc\u00e9ans Prot\u00e9rozo\u00efques. En nous appuyant sur des travaux ant\u00e9rieurs, nous y avons \u00e9tudi\u00e9 la formation de la pyrite (FeS2<\/sub>) s\u00e9dimentaire, au moyen de la g\u00e9ochimie isotopique. Celle-ci constitue un outil puissant pour distinguer les processus biog\u00e9ochimiques et retracer les sources des \u00e9l\u00e9ments \u00e9tudi\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n

Nous avons utilis\u00e9 les isotopes du fer et du soufre afin de mieux comprendre les m\u00e9canismes de formation de la pyrite dans les s\u00e9diments du lac Cadagno, et d\u2019\u00e9valuer l\u2019influence de la diagen\u00e8se pr\u00e9coce sur les signatures isotopiques de la pyrite. Nous avons combin\u00e9 des analyses isotopiques classiques de fer et soufre extraits chimiquement de leur matrice s\u00e9dimentaire, avec des mesures isotopiques \u00e0 haute r\u00e9solution spatiale par sonde ionique. Les r\u00e9sultats ont permis de r\u00e9v\u00e9ler l\u2019h\u00e9t\u00e9rog\u00e9n\u00e9it\u00e9 des compositions isotopiques \u00e0 l\u2019\u00e9chelle des grains de pyrite et d\u2019identifier les processus sous-jacents.<\/p>\n\n\n\n

Une comparaison de nos donn\u00e9es isotopiques du soufre avec des donn\u00e9es pr\u00e9c\u00e9demment publi\u00e9es montre une \u00e9volution isotopique significative des sulfures dissous au cours des derni\u00e8res d\u00e9cennies, aussi bien dans les eaux interstitielles que dans la colonne d\u2019eau. De plus, les valeurs isotopiques du soufre \u00e0 l\u2019\u00e9chelle microscopique dans la pyrite indiquent une gamme de variation relativement restreinte, avec peu de grains montrant des enrichissements ou appauvrissements marqu\u00e9s en 34<\/sup>S. Cette variation isotopique restreinte refl\u00e8te la combinaison d\u2019une forte disponibilit\u00e9 de mati\u00e8re organique et de faibles concentrations en sulfates dissous, conduisant \u00e0 un \u00e9puisement rapide du sulfate par r\u00e9duction microbienne coupl\u00e9e \u00e0 la d\u00e9gradation de la mati\u00e8re organique et \u00e0 l\u2019oxydation ana\u00e9robie du m\u00e9thane. Le sulfure ainsi produit s\u2019accumule et tend \u00e0 s\u2019homog\u00e9n\u00e9iser isotopiquement, ce qui entra\u00eene une gamme de variation mod\u00e9r\u00e9e des compositions isotopiques de la pyrite. Dans ce contexte, l\u2019\u00e9volution temporelle observ\u00e9e dans la composition isotopique des sulfures r\u00e9sulte probablement d\u2019une augmentation du flux ascendant de sulfure enrichi en 34<\/sup>S. La pyrite form\u00e9e pr\u00e8s de la surface des s\u00e9diments enregistre cette \u00e9volution temporelle. La variation des compositions isotopiques du soufre de la pyrite avec la profondeur est en outre influenc\u00e9e par des d\u00e9p\u00f4ts \u00e9pisodiques de turbidites et par un apport en fer r\u00e9actif variable. Ainsi, les compositions isotopiques du soufre de la pyrite semblent principalement contr\u00f4l\u00e9es par l\u2019apport en mati\u00e8re organique plut\u00f4t que des processus de la colonne d\u2019eau, mettant en lumi\u00e8re la n\u00e9cessit\u00e9 d\u2019\u00e9valuer le contexte s\u00e9dimentaire lors de reconstructions pal\u00e9oenvironnementales.<\/p>\n\n\n\n

Les signatures isotopiques du fer r\u00e9v\u00e8lent un tableau plus complexe. Si la composition isotopique du fer dans la pyrite frambo\u00efdale est coh\u00e9rente avec des processus bien document\u00e9s tels que la r\u00e9duction dissimilatrice du fer, la sulfidisation des (oxyhydr)oxydes de fer et la pr\u00e9cipitation cin\u00e9tique de la pyrite, certains grains irr\u00e9guliers pr\u00e9sentent un enrichissement inhabituel en 56<\/sup>Fe, difficile \u00e0 concilier avec les mod\u00e8les existants. Ces signatures isotopiques inhabituelles sugg\u00e8rent que des processus suppl\u00e9mentaires jouent un r\u00f4le dans la formation de la pyrite dans le lac de Cadagno. Dans l\u2019ensemble, les compositions isotopiques du fer de la pyrite semblent \u00eatre modifi\u00e9es au cours de la diagen\u00e8se pr\u00e9coce.<\/p>\n\n\n\n

Cette th\u00e8se met en \u00e9vidence le r\u00f4le d\u00e9terminant des conditions s\u00e9dimentaires locales, et en particulier celui de la disponibilit\u00e9 en mati\u00e8re organique, dans le fa\u00e7onnement des signatures isotopiques du soufre et du fer dans la pyrite. Ces r\u00e9sultats soulignent l\u2019importance de prendre en compte les processus de diagen\u00e8se pr\u00e9coce ainsi que l\u2019h\u00e9t\u00e9rog\u00e9n\u00e9it\u00e9 \u00e0 l\u2019\u00e9chelle microscopique lorsque l\u2019on utilise les isotopes de la pyrite comme pal\u00e9otraceurs. Des recherches futures devraient viser \u00e0 mieux contraindre les m\u00e9canismes responsables des fractionnements extr\u00eames des isotopes du fer.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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