Biogéochimie à l’aube de la déposition des carbonates sur Terre : chimiostratigraphie élémentaire et isotopique de la plateforme carbonatée Mésoarchéenne de Red Lake, Canada

Biogeochemistry at the dawn of Carbonate deposition on Earth : elemental and isotopic chemostratigraphy of the Mesoarchean Red Lake carbonate platform, Canada

• Auteur / Autrice : Munira Afroz
• Direction : Stefan Lalonde
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences marines
• Date : Soutenance le 22/06/2023
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Géo-Océan (Plouzané, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Marina Rabineau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stefan Lalonde, Marina Rabineau, Paul R. D. Mason, Stefan Schröder
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Paul R. D. Mason, Stefan Schröder

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plates-formes carbonatées

Chimiostratigraphie

Ontario (Canada ; nord)

Sédimentologie

Mots clés libres

Craton supérieur

Mésoarchéen

Plateforme carbonatée

Chimiostratigraphie

Superior craton

Mesoarchean

Carbonate platform

Chemostratigraphy

Résumé

L'assemblage de Ball de Red Lake, préservé au Canada et daté de 2,87 Ga, représente la plus ancienne plateforme carbonatée connue sur Terre. Cette étude présente des analyses sédimentologiques, élémentaires et isotopiques (carbone, oxygène et multiples isotopes du soufre) de cinq forages englobant une variété de roches chimiques et silicoclastiques déposées dans des eaux de grande à faible profondeur. Les spectres de terres rares des divers lithofaciès révèlent des caractéristiques à la fois archéens et modernes. La présence occasionnelle du dioxygène est déduite à partir d'anomalies positives et négatives en Ce, et des enrichissements en Mn et Cr dans certaines formations ferrifères et carbonatées suggèrent également une oxygénation périodique de la colonne d'eau, au moins localement. Des enrichissements authigènes légers mais significatifs en Mo, V, U et Cr dans les carbonates et les formations ferrifères suggèrent un cycle d'oxydoréduction sous conditions légèrement oxique. La composition isotopique du carbone et de l'oxygène dans les carbonates est contrôlée par la minéralogie et la profondeur d'eau. La dolomie montre elle des signes d'interaction avec l'eau météorique, tandis que la calcite capture la signature isotopique du DIC de l'océan ouvert. Les données multi-isotopiques du soufre indiquent que les schistes sulfurés de Red Lake ont enregistré une variété de sources et de processus affectant le soufre comparable à d'autres roches sulfurées mésoarchéennes.

The 2.87 Ga Ball Assemblage of the Red Lake Greenstone Belt, Canada preserves Earth’s oldest known thick carbonate platform.This study presents sedimentological, elemental, and isotopic (carbon, oxygen, and multiple sulfur isotope) analyses of five cored drill holes capturing a variety of chemical and siliciclastic rocks deposited in shallow-to-deep water settings.The rare earth element systematics of the diverse lithofacies reveal features similar to both Archean and modern oceans. The occasional presence of oxygen is inferred from both positive and negative Ce anomalies, and associated Mn and Cr enrichments in some iron formation and limestone samples, suggesting periodic oxygenation of the water column, at least locally. The mild but significant authigenicenrichment of Mo, V, U, and Cr in carbonates and iron formations suggest redox cycling under mildly oxic water column conditions.The isotopic composition of carbon and oxygen in carbonates are mineralogically and water-depth-controlled; dolostone shows evidence of meteoric water interaction during dolomitization, while limestone captured the isotopic signature of the open ocean DIC pool.Multiple sulfur isotope data indicate that the Red Lake sulfidic shales preserve a variety of sulfur sources and processing similar to other Mesoarchean rocks.