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Tracing microfossils in Archean rocks

06/12/2018

IPGP - Îlot Cuvier

14:00

Soutenances de thèses

Amphithéâtre

Joti Rouillard

Géomicrobiologie (GEOMIC)

Abstract / Résumé ---- English version ---- Archean Microfossils (mineralized remnants of microbial cells) are important traces for the reconstruction of the early evolution of life on Earth. However, they represent life forms with simple morphologies, and they have been strongly altered (both structurally and chemically) by diagenetic and metamorphic processes. As a consequence, they are difficult to distinguish from certain abiotic microstructures. This led to numerous controversies concerning the interpretation of organic microstructures in the Archean record. For this thesis, 4 key studies were conducted, in order to improve the identification of ancient microfossils: 1) An experimental study of a specific type of abiotic objects resembling microfossils: silica-carbonate crystalline aggregates called biomorphs. The effects of pH and cation concentrations on growth and the range of morphologies were assessed. 2) A quantitative comparison of the morphology of populations of abiotic objects (silica-carbonate biomorphs and interstitial spaces) and populations of microorganisms, which allowed to discriminate these three types of populations based on size and shape distributions, fractal dimension and lacunarity. 3) The experimental alteration of mixtures of simple organics and silica under high-P,T conditions, which resulted in the formation of different types of microstructures resembling microfossils, 4) The assessment of the importance of hydrothermal processes in the geologic history of the 3.4 Ga Apex Chert by petrologic and chemical analyses. This showed an intense reworking of the organic materials by fluids circulating through the entire unit. Overall, when evaluating potential microfossils, this thesis points out the importance to take into account all the alternative abiotic hypotheses. The quantitative comparison of candidate biologic and abiologic systems of microstructures may help greatly the discussions. The complex geologic history of many Archean units is also of prime importance, since it alters the initial microstructures and may create new abiotic ones ---- Version française ---- Les microfossiles archéens (des restes de cellules microbiennes minéralisées) sont importants pour reconstruire l’évolution précoce de la vie sur Terre. Cependant, ils représentent des formes de vie morphologiquement simples, et ont été fortement altérés (structurellement et chimiquement) par la diagenèse et le métamorphisme. En conséquence, ils sont difficiles à distinguer de certaines microstructures abiotiques. Cela a créé de nombreuses controverses sur l’interprétation des microstructures organiques dans le registre Archéen. Pour cette thèse, 4 études-clé ont été conduites dans le but d’améliorer l’identification de microfossiles : 1) Une étude expérimentale d’une certain type d’objets abiotiques ressemblant à des microfossiles : des agrégats cristallins de silice-carbonate. Les effets du pH et de la concentration en cations sur la croissance et les morphologies obtenues ont été évalués. 2) Une comparaison quantitative de la morphologie de populations d’objets abiotiques (biomorphes de silice-carbonate et espaces interstitiels) et de populations de microorganismes, qui a permis de discriminer ces trois types de populations par leur distribution de tailles, de formes, leur dimension fractale et leur lacunarité. 3) L’altération expérimentale de mélanges de phases organiques simples et de silice à haute P-T, qui a entraîné la formation de différents types de microstructures ressemblant à des microfossiles, 4) L’évaluation de l’importance des processus hydrothermaux dans l’histoire géologique de l’Apex Chert (3.4 Ga) par analyses chimiques et pétrographiques. Cela a indiqué une remobilisation intense de la matière organique par des fluides circulant à travers toute l’unité. Globalement, cette thèse souligne l’importance de prendre en compte toute les hypothèses abiotiques alternatives lors de l’évaluation de microfossiles potentiels. La comparaison quantitative de systèmes « candidats » de microstructures biologiques et abiotiques pourrait contribuer grandement aux discussions. L’histoire géologique complexe de beaucoup d’unités Archéennes est aussi particulièrement importante, puisqu’elle altère les microstructures initiales et peut en créer de nouvelles. -----------