F1a : La vie sur la planète terre : depuis le commencement jusqu’à la dynamique actuelle

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La compréhension de la dynamique de la Terre et les interactions entre la planète et l’hydrosphère et la biosphère nécessite de quantifier les processus responsables de ces interactions. La théorie de la tectonique des plaques, les principes de géochimie appliquées au suivi de la surface de la Terre et aux processus profonds, ainsi que les études des bio-minéraux sont des exemples de réalisations obtenues à l’IPGP au cours des dernières décennies. Cependant, la compréhension de la dynamique de la Terre dynamique et notamment son initiation reste mal connue. Pour combler l’écart entre la dynamique actuelle et primitive de la Terre, des sous-projets liés à l’exploration de la proto-Terre et à l’étude des analogues modernes seront mis au point conjointement. Au cours des deux premières années du projet Frontiere 1, l’effort sera consacré à 1) l’exécution d’une opération de forage d’une nouvelle succession stratigraphique clé de l’Eon Archéen et 2) de contraindre les taux et les régimes de déformation sur une gamme d’échelles spatiales le long de la Chiliean Margin.

 

L’objectif du WP F1-1 est de faire progresser notre compréhension des mécanismes, des causes et des conséquences de l’oxygène atmosphérique sur Terre. Notre but est de caractériser la biosphère évolutive et les environnements changeants autour de l’évènement de la grande oxydation (2.45 à 2.2 Millions d’années).

Pour atteindre cet objectif, nous avons obtenu des carottes de forage des successions sédimentaires clés du groupe Turee Creek en Australie-Occidentale et développé de nouveaux moyens pour imager et analyser les proxies chimiques (éléments majeurs et traces) et isotopiques (S, C, N, Fe, Mo , Cr) sur les mêmes échantillons à plusieurs échelles (de l’échelle microfossile au niveau du bassin sédimentaire).

L’accent est mis sur le lien, l’histoire sédimentaire et l’utilisation de techniques de pointe, minéralogiques et géochimiques, ainsi que l’identification d’aperçus clés sur l’histoire de la vie et de l’oxygène durant la transition archéo-paléoprotérozoïque.

 

  • Le projet de forage du groupe de Turee Creek (TCDP), bassin de Hamersley Basin, Australie de l’Ouest

    Projet de Forage du Groupe de Turee Creek (TCDP), Bassin de Hamersley, Australie

    Coordinateurs du projet: P. Philippot (IPG Paris, France), M. Van Kranendonk (Université of New South Wales, Australie) en coordination avec le Géologique Survey of Western Australie

    Un des buts du projet est de récupérer des échantillons à partir de trois forages des échantillons de roches dans le groupe de Turee Creek en Australie. L’objectif scientifique principal est de mieux comprendre la nature et la durée de l’évènement global d’oxygénation (GOE) à travers l’étude détaillée des changements minéralogiques, géochimiques de la stratigraphie ainsi que par l’analyse des assemblages organométalliques et des minéraux précipités à partir d’eau de mer. Cette étude devrait apporter de nouvelles informations sur les changements de composition de l’atmosphère entre 2,45 et 2,21 Ga. Les résultats de ce projet nous permettent aussi d’expliquer les changements de la sédimentation du Paléo protérozoïque.

    Turee Creek

    Figure 1: Carte géologique de l’Australie de l’Ouest montrant la cible de forage

     

     

    Pourquoi forer dans le groupe de Turee Creek ?

    Le groupe de Turee Creek constitue la partie supérieure d’une des trois sections du Bassin de Hamersley, qui a été formé par extension crustale et a accumulé plus de neuf km de sédiments entre 2,8 et 2,2 Ga. Une des particularités de ce bassin est qu’il présente une plateforme carbonatée de roches stromatolithiques continue, qui débute avec la formation de Tumbiana datée de 2,7 Ga (forage PDP1 obtenu en 2004 par notre groupe) et qui culmine entre 2,4 et 2,2 Ga avec la formation Kazput du groupe de Turee Creek. Le groupe de Turee Creek a une épaisseur totale de 3 km environ, et contient une formation ferrifère rubanée (BIF) de la formation Boolgeeda, qui forme le toit du groupe de Hamersley, ainsi que des roches sédimentaires clastiques, des diamectites glaciaires du membre de Meterorite Bore et les carbonates stromatolithiques de la formation Kazput. Ce groupe est ainsi la seule unité au monde qui présente un dépôt continu au travers du GOE, ce qui va nous donner l’opportunité unique d’étudier la nature et la durée de l’augmentation de la teneur en oxygène de l’atmosphère terrestre.

    Figure 2 : Section stratigraphique du groupe de Turee Creek. Les cibles potentielles de forages contiennent la transition entre les formations Boolgeeda et Kungari, les diamectites du membre Meterorite Bore et une section de la formation Kazput.

     

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    POSITION NOM LABORATOIRE GRADE, EMPLOYEUR
    WP leader Pascal Philippot IPGP Professeur, Université Paris Diderot
    WP co-leader Jean Besse IPGP Physicien, IPGP
    WP co-leader Wafa Abouchami IPGP Postdoc Labex UnivEarths
    WP membre Magali Ader IPGP Professeur, IPGP
    WP membre Janaina Avila ANU Postdoc, ANU
    WP membre Jean Louis Birck IPGP DR, CNRS
    WP membre Vincent Busigny IPGP Professeur, Université Paris Diderot
    WP membre Tom Caquineau IPGP PhD, Université Paris Diderot
    WP membre Julie Carlut IPGP CR, CNRS
    WP membre Pierre Cartigny IPGP DR, CNRS
    WP membre Marc Chaussidon IPGP DR, CNRS
    WP membre Chen Cheng Beijing University/IPGP PhD, Univ. of Mining and Technology
    WP membre Trevor Ireland ANU Professor, ANU
    WP membre Aude Isambert IPGP MCF, Université Paris Diderot
    WP membre Bryan Killingsworth Institut Européen de la Mer/IPGP Postdoc Marie Curie
    WP membre Kurt Konhauser University of Alberta Professeur
    WP membre Stefan Lalonde Institut Europ.en de la Mer CR, CNRS
    WP membre Kevin Lepot Universit. de Lille MCF, University Lille
    WP membre Pascale Louvat IPGP IR, CNRS
    WP membre Manuel Moreira IPGP Professeur, IPGP
    WP membre Frédéric Moynnier IPGP Professeur, Université Paris Diderot
    WP membre Elodie Muller IPGP PhD, Université Paris Diderot
    WP membre Jean-Louis Paquette Université de Clermont-Ferrand DR, CNRS
    WP membre Ernesto Pecoits Technological University of Uruguay Ass. Professor, UTEC
    WP membre Noah Planavsky Yale University Ass. Professor, Yale University
    WP membre Claire Rollion-Bard IPGP IR, CNRS
    WP membre Marie Thobie Institut Européen de la Mer PhD, IEM
    WP membre Christophe Thomazo Universit. de Dijon MCF, University Dijon
    WP membre Emmanuelle Vennin Universit. de Dijon Professeur, Université de Dijon
    WP membre Xiangly Wang Yale University Postdoctorate, Yale University
    WP membre Tyler Warchola University of Alberta PhD, University of Alberta

     

     

     

     

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    Ce projet arrive maintenant à son terme. Une grande majorité des analyses ont été effectuées et plusieurs publications sont en cours de révision ou en préparation. Trois articles restent en cours. Ceux-ci incluent l’analyse isotopique de Mo sur carbonate à finaliser à Brest, l’analyse de l’isotope Cr sur la formation de fer baguée de Boolgeeda (BIF) à finaliser à l’IPG et l’isotop de Fe couplé à une étude magnétiques pour explorer le potentiel biogénétique de la magnétité de la formation de fer baguée de Boolgeeda (BIF) à l’IPGP. Ce dernier exige encore un soutien spécifique pour les travaux d’analyse.

     

     

    Résultats majeurs achevés depuis le début du projet :

     

    • X-ray fluorescence core scanning at high stratigraphic resolution (Lalonde et al., in prep.)
    • Stratigraphic log completed (Philippot et al., in review at Nature Communications)
    • Major and trace element chemistry completed (Warchola et al., to be submited)
    • C isotopes at high stratigraphic resolution (Ader et al., in prep)
    • S isotope analysis and Re-Os dating of sulfides (Philippot et al., in review at Nature Communications)
    • In situ U-Pb dating of monazite and zircons (Caquineau et al., in review at Precam. Res.)
    • In situ Hf-isotope analysis of zircons to reconstruct the sediment provenance (Caquineau et al., in prep.)
    • Fe isotope analysis of magnetite separate from BIFs samples showing the two Verwey temperatures. The goal is to identify Magnetotactic Bacteria in the ancient rock record (a Master student hired on the analytical protocol)
    • Coupled N and Cd isotopes analysis (Abouchami et al., in prep; Cheng et al., in prep)
    • Mo isotope systematics of Kazput carbonates (Thoby et al., in prep)
    • Multiple O-isotope analysis (16O, 17O, 18O) of Carbonate Associated Sulfate and barite (Killingsworth et al., in prep.)
    • Multiple S-isotope analysis (32S, 33S, 34S, 36S) of Carbonate Associated Sulfate (Killingsworth et al., in prep)
    • U isotopes analysis (Wang et al., in thrid review in PNAS)
    • Cr isotopes (Fred Moynier, in progress, IPGP)

     

  • 2012

    Philippot, P., Van Zuilen, M., and Rollion-bard, C., 2012. Variations in atmospheric sulphur chemistry on early Earth linked to volcanic activity. Nature Geoscience 5, 668-674

    Kumar, A., Nagaraju, E., Besse, J., and Rao, B., 2012. New age, geochemical and paleomagnetic data on a 2.21 Ga dyke swarm from south India: Constraints on Paleoproterozoic reconstruction. Precamb. Res. 220, 123-138.

    2013

    Teitler, Y., Le Hir, G., Fluteau, F., Philippot, P., Donnadieu, Y., 2013. Investigating the Paleoproterozoic glaciations with 3-D climate modeling. Earth Planet. Sci. Lett. 395, 71-80.

    2014

    François, C., Philippot, P., Rey, P., Rubatto, E., 2014. Burial and exhumation during Archean sagduction in the East Pilbara Granite-GreenstoneTerrane. Earth Planet. Sci. Lett. 396, 235-251.

    Hardisty, D., Lu, Z., Planavsky, N., Bekker, A., Philippot, P., Zhou, X., Lyons, T., 2014. An iodine record of Paleoproterozoic surface ocean oxygenation. Geology 42, 619–622.

    Pecoits, E., Smith, M.L., Catling, D.C., Philippot, P., Kappler, A., Konhauser, K.O., 2014. Atmospheric Hydrogen Peroxide and Eoarchean Iron Formations. Geobiology, DOI: 10.1111/gbi.12116.

    Sforna, M.C., Philippot, P., somogyi, A., van Zuilen, M.A., Medoudji, K., Nitschke, W., Schoepp-Cottenet, B., Visscher, P., 2014. Evidence for arsenic metabolism and cycling by microorganisms 2.7 billion years ago. Nature Geoscience, 7, 811–815.

    Sforna, M.C., van Zuilen, M.A., Philippot, P., 2014. Structural characterization by Raman hyperstractral mapping of organic carbon in the 3.46 billion-year-old Apex chert, Western Australia. Geochim. Cosmochim. Acta 114, 18–33.

    van Zuilen, M.A., Philippot, P., Lepland, A., Whitehouse, M.J., 2014. Sulfur Isotope Mass-Independent Fractionation in Impact Deposits of the 3.2 Billion-year-old Mapepe Formation, Barberton Greenstone Belt, South Africa. Geochim. Cosmochim. Acta 142, 429-441.

    2015

    Amor, M., Busigny, V., Durand-Dubief, M., Tharaud, M., Ona-Nguema, G., Gélabert, A., Alphandéry, E., Menguy, N., Benedetti, M., Cgebbi, I., Guyot, F., 2015. Chemical signature of magnetotactic bacteria. Proc. Nat. Acad. Sci., www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1414112112

    Carlut, J., Isambert, A., Bouquerel, H., Pecoits, P., Philippot, P., Vennin, E., Ader, M., Thomazo, C., Buoncristiani, J.-F., Baton, F., Muller, E., Deldicque, D., 2015. Low Temperature Magnetic Properties of the Late Archean Boolgeeda Iron Formation (Hamersley Group, Western Australia): Environmental Implications. Frontiers in Earth Science. http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/feart.2015.00018

    Teitler, Y., Philippot, P., Gérard, M., Le Hir, G., Fluteau, F., Ader, M., 2015. Ubiquitous occurrence of basaltic-derived paleosols in the Late Archaean Fortescue Group, Western Australia. Precamb. Res. 267, 1-27.

    Marin-Carbonne, J., Remusat, L., Sforna, M.C., Thomazo, C., Cartigny, P., Philippot, P. Sulfur isotopes signal of nanopyrites enclosed in 2.7 billions year old stromatolitic organic remains reveal microbial sulfate reduction and diagenetic processes in closed system. Proc. Nat. Acad. Sci., submited

    Morag, N., Williford, K.H., Kitajima, K., Philippot, P., Van Kranendonk, M.J., Lepot, K., Valley, J.W. Microstructure -specific carbon isotopic signature of organic matter from ~3.5 Ga cherts of the Pilbara Craton support biologic origin. Precamb. Res., submited

    2017

    Busigny, V., Marin-Carbonne, J., Muller, E., Cartigny, P., Rollion-Bard, C., Assayag, N. and Philippot, P. (2017) Iron and sulfur isotope constraints on redox conditions associated with barite deposits from the 3.2 Ga Mapepe Formation (Barberton Greenstone Belt, South Africa). Geochim. Cosmochim. Acta, 210, 247–266.

     

    Fadel A., Lepot K., Busigny V, Addad A, Troadec D., (2017). Iron mineralization and taphonomy of microfossils of the 2.452.21 Ga Turee Creek Group, Western Australia. Precamb. Res., 298, 530–551.

     

    Muller, E., Ader, M., Chaduteau, C., Cartigny, P., Baton, F. and Philippot, P. (2017) The use of chromium reduction analysis of organic carbon and inorganic sulfur isotope compositions in Archean rocks. Chem. Geol. 457, 68-74.

     

    Muller, E., Philippot, P., Rollion-Bard, C., Cartigny, P., Assayag, N., Marin-Carbonne, J., Ram Mohan, M. and Srinivasa Sarma, D. (2017) Primary sulfur isotope signatures preserved in high-grade Archean barite deposits of the Sargur Group, Dharwar Craton, India. Precamb. Res. 295, 38-47.

     

    Sforna, M.C., Daye, M., Philippot, P., somogyi, A., van Zuilen, M.A., Medjoubi, K., Gérard, M., Jamme, F., Du- praz, C., Braissant, O., Glunk, C. and Visscher, P. (2017) Patterns of metal distribution in hypersaline microbialites during early diagenesis: Implications for the fossil record. Geobiology 15, 259-279.

     

    Marin-Carbonne, J., Remusat, L., Sforna, M.C., Thomazo, C., Cartigny, P. and Philippot, P. (2018) Sulfur isotopes signal of nanopyrites enclosed in 2.7 billions year old stromatolitic organic remains reveal microbial sulfate reduction and diagenetic processes in closed system. Geobiology 16, 121-138.

     

    Caquineau, T., Paquette, J.-L. and Philippot, P. (2018) U-Pb detrital zircon geochronology of the Turee Creek Group, Hamersley Basin, Western Australia: timing and correlation of the Paleoproterozoic glaciations. Precamb. Res. 307, 34-50.

     

    Philippot, P., Ávila, J., Killingsworth, B., Tessalina, S., Baton, F., Caquineau, T., Muller, E., Pecoits, E., Cartigny, P., Lalonde, S., Ireland, T., Thomazo, C., Van Kranendonk, M.J. and Busigny, V. (in press) Globally asynchronous sulphur isotope signals require re-definition of the Great Oxidation Event. Nature Communications.

     

     

 

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