{"id":8663,"date":"2022-09-27T17:25:15","date_gmt":"2022-09-27T15:25:15","guid":{"rendered":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=8663"},"modified":"2022-09-27T17:32:58","modified_gmt":"2022-09-27T15:32:58","slug":"biological-vs-diagenetic-controls-in-microbialites-from-spatially-resolved-iron-isotopes-in-pyrite","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2022\/09\/biological-vs-diagenetic-controls-in-microbialites-from-spatially-resolved-iron-isotopes-in-pyrite\/","title":{"rendered":"Biological vs. diagenetic controls in microbialites from spatially resolved iron isotopes in pyrite"},"content":{"rendered":"\n
\"\"<\/a><\/figure>\n\n\n\n

Th\u00e8se en g\u00e9ographie, soutenue le 13 octobre 2022 par <\/em>Marie-No\u00eblle Decraene, rattach\u00e9 \u00e0 l’Institut des sciences de la Terre (ISTE) de la FGSE.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Comprendre l\u2019apparition et le d\u00e9veloppement de la vie n\u00e9cessite d\u2019\u00e9tudier des roches tr\u00e8s anciennes, vieilles de plusieurs milliards d’ann\u00e9es. Cette qu\u00eate des origines de la vie est extr\u00eamement difficile pour deux raisons:<\/p>\n\n\n\n

  1. les premi\u00e8res traces de vie sur Terre sont microbiennes, donc extr\u00eamement petites,<\/li>
  2. ces roches ont une histoire complexe, impliquant des processus qui ont modifi\u00e9 leurs apparences et parfois leurs compositions chimiques initiales.<\/li><\/ol>\n\n\n\n

    Heureusement, il existe encore sur Terre des roches s\u00e9dimentaires lamin\u00e9es form\u00e9es gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019activit\u00e9 d\u2019organismes microbiens. Ces derni\u00e8res sont appel\u00e9es stromatolites. Certains stromatolites sont reconnus depuis l\u2019Arch\u00e9en, soit il y a pr\u00e8s de 3.5 Ga (pour le plus vieux sp\u00e9cimen d\u00e9couvert \u00e0 ce jour), alors que d\u2019autres sont toujours en cours de formation, par exemple dans les milieux marins peu profonds des Bahamas, de la Baie des Requins en Australie ou dans certains lacs volcaniques mexicains.<\/p>\n\n\n\n

    Reconna\u00eetre l\u2019origine biologique (biog\u00e9nicit\u00e9) de ces stromatolites anciens est un d\u00e9fi pour la communaut\u00e9 scientifique puisqu\u2019ils ne pr\u00e9servent a priori pas de microorganismes fossilis\u00e9s. De plus, la structure lamin\u00e9e qui les rend facilement reconnaissable ne peut pas \u00eatre utilis\u00e9e seule comme crit\u00e8re de biog\u00e9nicit\u00e9, puisque qu\u2019elle peut \u00e9galement r\u00e9sulter de proc\u00e9d\u00e9s abiotiques (absence d\u2019organismes vivants). Toutefois, les stromatolites contiennent des sulfures de fer (FeS2<\/sub>) microm\u00e9triques, connus sous le nom de pyrite. L\u2019int\u00e9r\u00eat de ces pyrites r\u00e9side dans leur potentiel d\u2019enregistrer des processus de respiration microbienne \u00e0 travers leurs compositions isotopiques en fer et\/ou en soufre. En effet, les microorganismes ont tendance \u00e0 mieux assimiler les isotopes l\u00e9gers (54<\/sup>Fe ou 32<\/sup>S) par rapport aux isotopes lourds (56<\/sup>Fe ou 34<\/sup>S), entrainant des diff\u00e9rences de masse sp\u00e9cifiques aux diff\u00e9rents processus microbiens. Comme le fer est un \u00e9l\u00e9ment sensible aux r\u00e9actions d\u2019oxydation et de r\u00e9duction (r\u00e9actions redox), la g\u00e9ochimie du fer est couramment utilis\u00e9e pour tracer des changements redox de l\u2019environnement et\/ou l\u2019activit\u00e9 microbienne.<\/p>\n\n\n\n

    Cette th\u00e8se se propose d\u2019explorer la variabilit\u00e9 de la composition isotopique du fer des pyrites pr\u00e9sents dans les stromatolites \u00e0 diff\u00e9rentes p\u00e9riodes g\u00e9ologiques, afin de d\u00e9terminer :<\/p>\n\n\n\n

    1. si les pyrites peuvent \u00eatre utilis\u00e9es comme biosignatures,<\/li>
    2. l\u2019influence et l\u2019\u00e9volution des m\u00e9tabolismes microbiens utilisant le fer dans des environnements diff\u00e9rents, <\/li>
    3. la capacit\u00e9 des compositions isotopiques en fer \u00e0 renseigner des changements redox globaux comme l\u2019oxyg\u00e9nation de l\u2019atmosph\u00e8re il y a 2.4 Ga et\/ou des variations de l\u2019oxyg\u00e9nation de l\u2019oc\u00e9an pendant des crises d\u2019extinction des esp\u00e8ces (exemple avec la crise du Smithien-Spathien).<\/li><\/ol>\n\n\n\n

      Pour r\u00e9pondre \u00e0 ces questions, une comparaison d\u2019\u00e9chantillons anciens arch\u00e9ens (Formation de Tumbiana, 2.7 Ga) et phan\u00e9rozoiques (bassin de Sonoma, 251 Ma) a \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9e avec des microbialites modernes provenant de Cayo Coco (Cuba) et du lac Atexcac (Mexique). Dans toutes ces formations, les pyrites ont enregistr\u00e9 une tr\u00e8s grande variabilit\u00e9 des compositions isotopiques du fer. Dans les microbialites modernes, les compositions isotopiques du fer refl\u00e8tent des processus de r\u00e9duction des oxydes de fer contr\u00f4l\u00e9s par des microorganismes ferri-r\u00e9ducteurs ind\u00e9pendant des conditions chimiques de l\u2019environnement. Les compositions isotopiques mesur\u00e9es dans les s\u00e9diments du Phan\u00e9rozo\u00efque montrent un contr\u00f4le de l\u2019environnement de d\u00e9p\u00f4t (degr\u00e9 de ventilation du s\u00e9diment) et de la nature des d\u00e9p\u00f4ts (i.e., diff\u00e9rentes signatures selon la pr\u00e9sence ou l\u2019absence des d\u00e9p\u00f4ts microbiens).<\/p>\n\n\n\n

      Dans les \u00e9chantillons arch\u00e9ens, la large gamme isotopique mesur\u00e9e est interpr\u00e9t\u00e9e comme r\u00e9sultant de proc\u00e9d\u00e9s d\u2019oxydation et de r\u00e9duction complexes, contr\u00f4l\u00e9s par l\u2019activit\u00e9 de microorganismes. Cette th\u00e8se d\u00e9montre l\u2019importance de processus  locaux dans la formation des pyrites pr\u00e9serv\u00e9es dans les stromatolites, comme l\u2019influence de gradient redox \u00e0 l\u2019\u00e9chelle du s\u00e9diment ou du biofilm et des diff\u00e9rents m\u00e9tabolismes microbiens qui composent le biofilm. Ainsi, les pyrites associ\u00e9es \u00e0 ces d\u00e9p\u00f4ts microbiens ne semblent pas permettre de reconstruire les signatures de l\u2019environnement global. En revanche, ces pyrites peuvent \u00eatre utilis\u00e9es comme des biosignatures, \u00e0 conditions de mener des \u00e9tudes d\u00e9taill\u00e9es combinant l\u2019isotopie du Fe, du S et min\u00e9ralogie.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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