Biological activity and the Earth's surface evolution: Insights from carbon, sulfur, nitrogen and iron stable isotopes in the rock record

La recherche et la caractérisation des écosystèmes à la surface de la Terre primitive sont un défi, étant donné le faible degré de préservation des roches archéennes. Les quelques formations sédimentaires disponibles ont, en effet, été modifiées par de nombreux processus secondaires (métamorphisme, altération) qui excluent toute diagnose morphologique robuste des microfossiles et des minéraux associés. La recherche de traces de vie fossile et la caractérisation des environnements contemporains du dépôt reposent ainsi sur des indices chimiques dont les plus robustes sont les isotopes stables. Dans ce manuscrit, nous tenterons de résumer les bases de la biogéochimie des isotopes stables et nous illustrerons comment cette discipline peut permettre d’apporter des contraintes sur la vie primitive et son environnement. Quelques exemples choisis dans différents systèmes isotopiques pertinents pour l’étude de la vie (C, N, S, Fe) et pour l’étude des conditions d’oxydation de surface de la Terre primitive (fractionnement indépendant de la masse du soufre) nous permettrons d’illustrer de façon non exhaustive l’approche isotopique et ses limitations dans la recherche de biosignatures. Enfin, nous présenterons les variations séculaires de ces 4 isotopes durant l’Archéen, afin d’illustrer les interrelations biogéochimiques dans les cycles C-S-N-Fe.