Paleoenvironmental changes across the Mesoproterozoic-Neoproterozoic transition: chemical evolution in carbonate platform environments

L’Éon Protérozoique (2500–539 millions d’année; Ma) est considéré comme ayant été une période charnière dans l’évolution de la chimie de l’atmosphère-océan et dans l’émergence de vie plus complexe. Il est souvent assumé que l’Ère Mésoprotérozoique (1600–1000 Ma) ait été un intervalle de temps stable avec un taux d’oxygène bas et constant, en comparaison avec l’Ère Néoprotérozoique (1000–539 Ma) plus dynamique caractérisée par l’augmentation de l’oxygène et l’apparition des Métazoaires à la fin de cette Ère. Cependant, il a été prouvé que le développement de la vie eucaryotique s’est déjà produite dans l’océan de la fin du Mésoprotérozoique et du début du Néoprotérozoique (ca. 1000 Ma). Dans cette thèse, nous avons étudié les évolutions paléo-environnementale et chimique enregistrées dans les carbonates des environnements de plateforme pendant cet intervalle, à partir de successions datées de la fin du Mésoprotérozoique des îles de Baffin et Bylot et de successions datées au début du Néoprotérozoique de Svalbard, du Groenland et des Territoires du nord-ouest canadien. Nous avons combiné les isotopes du carbone et de l’oxygène (δ13C et δ18O) avec un nouveau proxy le ratio iode-sur-calcium-plus-magnésium (I/[Ca+Mg]) dans le but de caractériser l’état oxydoréduction (redox) de l’océan lors de cette transition. Afin de tester la résistance de nos résultats à la diagénèse, nous avons mesuré les ratios des éléments majeurs des carbonates (Mg/Ca et Mn/Sr) couplés avec les isotopes du calcium et magnésium (δ44/40Ca et δ26Mg). Notre nouveau profile haute-résolution des isotopes du carbone, mesuré à partir des carbonates du Supergroupe de Bylot (îles de Baffin et Bylot), montre une augmentation graduelle de δ13C de +4‰. Ces valeurs positives suggèrent une perturbation du cycle du carbone à ca. 1050 Ma pouvant être expliquée par une augmentation de l’enfouissement du carbone organique dans les sédiments. Extrayant le carbone organique de la colonne d’eau au lieu de le re-minéraliser oxiquement, l’oxygène libre peut donc s’accumuler dans l’eau des océans. De nouvelles données combinant le proxy-redox I/[Ca+Mg] avec δ13C et δ18O ont été obtenues à partir des carbonates de Svalbard, du Groenland et des Territoires du nord-ouest canadien, enregistrant l’anomalie Bitter Springs des isotopes du carbone (BSA; ca.810–800 Ma) et apportent de nouvelles perspectives sur les modèles d’oxygénation des océans au début du Néoprotérozoique. Les carbonates de Svalbard-Groenland montrent des valeurs élevées en I/[Ca+Mg] juste avant la fin de BSA, alors que les carbonates du nord-ouest canadien présentent des valeurs invariantes et proche de zéro. Nous suggérons que le pique en I/[Ca+Mg] est plus vraisemblablement due à un réarrangement du réservoir d’iode dans les océans, suivi d’une impulsion de l’iode réduit des eaux profondes euxiniques vers les eaux de surface oxiques. Cela semble peu probable avoir été causé par une oxygénation globale de l’océan. Dans le but de savoir si le signale en I/[Ca+Mg] est lié à un changement de la chimie des eaux de surface d’ordre global ou local, nous avons utilisé δ44/40Ca et δ26Mg combinés avec les mesures de ratios des éléments majeurs dans les mêmes échantillons carbonatés. L’absence de signal élevé en I/[Ca+Mg] dans la section du nord-ouest canadien est interprété comme étant la conséquence de la suppression d’iodate dans le fluide diagénétique pendant la dolomitisation. Ces résultats fournissent des preuves que le proxy-redox I/[Ca+Mg] est fortement susceptible aux processus suivant la déposition des sédiments et devrait donc être interprété avec précaution.En résumé, cette thèse offre une analyse complète et détaillée des carbonates des milieux marins peu profond à travers la transition Méso-Néoprotérozoique, afin d’élucider l’origine des changements chimiques au sein des environnements de plateforme carbonatée et par extension l’origine de l’oxygénation des eaux de surface pendant cet intervalle de temps

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