métabolismes à 2,7 Ga dans leurs environnements

Pr. Hiroshi Ohmoto (Penn State University) ............ Rapporteur Dr. Marc Chaussidon (CRPG Nancy) ...................... Rapporteur Pr. Bernard Marty (CRPG Nancy) ........................ Examinateur Pr.François Guyot (Université Denis Diderot) .......... Examinateur Pr. Pascal Philippot (Université Denis Diderot) ....... Directeur de thèse Dr. Magali Ader (Université Denis Diderot) ............ Co-Directrice de thèse Résumé : Les variations séculaires du S13Corg, S34S, S33S et du S15N, au cours des temps géologiques, montrent des excursions remarquables à 2,7 Ga. Ces variations ont été étudiées précédemment de façon indépendante, interdisant une reconstruction intégrée du paléo-environnement pour cette période clé de l'histoire de la Terre. Dans cette étude, nous avons mesuré les rapports isotopiques et les concentrations du carbone de la matière organique et des carbonates, du soufre des sulfures et de l'azote dans les mêmes échantillons provenant d'une carotte de forage de la Formation de Tumbiana (2,73 Ga), exceptionnellement bien préservés, appartenant au craton Archéen des Pilbara (Australie). Les valeurs de S13C de la matière organique varient de -43 à -34â?°, reflétant ainsi une l'activité des microorganismes méthanotrophes. Les valeurs de S34S des sulfures montrent de faibles variations comprises entre -5,8 et 2,7o/oo, suggérant qu'à 2,73 Ga l'environnement de la formation de Tumbiana était pauvre en sulfates. Les fractionnements indépendants de la masse du soufre (MIF-S) mesurés dans cette étude montrent des anomalies faibles mais significatives comprises entre -0.24 et 1.64â?°, indiquant des conditions environnementales anoxiques il y a 2,73 Ga. La mise en évidence d'une tendance positive entre l'enrichissement en 12C de la matière organique et l'augmentation des anomalies isotopiques du Soufre (S33S) est probablement le reflet d'une diminution de la concentration en méthane atmosphérique liée à l'assimilation biologique du méthane. Cette diminution de la concentration en méthane atmosphérique semble en effet contrôler l'amplitude des MIF-S. L'azote sédimentaire montre un enrichissement en 15N important avec des valeurs comprises entre 8,6 et 50,4â?°. Nous proposons dans cette étude que ces valeurs soient le reflet d'un processus biologique d'oxydation de l'ammonium en nitrite. Cette thèse reporte ainsi pour la première fois une étude intégrée des compositions isotopiques du C, de l'O, du S et de l'N dans une formation sédimentaire Archéenne peu métamorphisée et montrent une excursion importante du S15N et du S13C synchrone à l'augmentation du S33S à 2,7 Ga. Nos résultats suggèrent ainsi que les métabolismes de l'oxydation anaérobie du méthane, de l'oxydation partielle de l'ammonium en nitrite et de l'oxydation et de la réduction du soufre ont pu être dominants dans l'environnement de la formation de Tumbiana il y à 2,73 Ga, impliquant une augmentation du degré d'oxydation de l'océan 400 Ma avant le " Great Oxidation Event ".