Etude géochronologique U-Pb et isotopique Lu-Hf sur zircon du groupe de Turee Creek : implications sur l’événement de grande oxygénation et les glaciations paléoprotérozoïques

U-Pb geochronological and zircon Lu-Hf isotopic study of the Turee Creek Group : implications on the Great Oxidation Event and the paleoproterozoic glaciations

• Auteur / Autrice : Tom Caquineau
• Direction : Pascal Philippot, Jean-Louis Paquette
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'univers. Géochimie
• Date : Soutenance le 09/11/2017
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UMR-Institut de physique du globe de Paris (2005-....)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Fluteau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Philippot, Jean-Louis Paquette, Jean-François Moyen, Delphine Bosch, Fernando Corfu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Moyen, Delphine Bosch

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pilbara (Australie ; région)

Cratons

Monazite

Datation Uranium-Plomb. Datation U-Pb

Glaciations

Paléoprotérozoïque

Zircons

Turee Creek (Australie)

Géochronologie

Mots clés libres

Géochronologie

Zircon

Paléoprotérozoïque

Turee Creek

Glaciation

Oxygénation

Pilbara

U-Pb

Lu-Hf

Monazite

Geochronology

Zircon

Paleoproterozoic

Turee Creek

Glaciation

Oxygenation

Pilbara

U-Pb

Lu-Hf

Monazite

Résumé

La transition Archéen – Protérozoïque (~2,45 Ga) est marquée par des bouleversements environnementaux majeurs dans l’histoire de la Terre (oxygénation de l’atmosphère et glaciations globales). Les séquences sédimentaires qui enregistrent ces événements ont été très étudiées en Amérique du Nord (séquence Huronienne) et en Afrique du Sud (Transvaal). Une séquence analogue sur le craton de Pilbara en Australie Occidentale (groupe de Turee Creek, TCG) contient 3 niveaux de diamictites glaciaires. 3 forages continentaux (Turee Creek Drilling Project, TCDP) ont été réalisés pour étudier la séquence. La géochronologie U-Pb de monazite et zircon dans des échantillons de forage et de surface a daté la première glaciation à 2,45 Ga et la seconde à ~2,34 Ga. Des analyses Re-Os de pyrites de la seconde diamictite ont donné une isochrone à 2,31 Ga. Ces résultats ont permis de proposer un scenario de corrélation des glaciations paléoprotérozoïques enregistrées sur différents continents. Une ‘Snowball Earth’ aurait eu lieu à ~2,45 Ga sur au moins 5 cratons (Pilbara, Kaapvaal, Supérieur, Wyoming, Karélia). Une seconde glaciation aurait pu avoir lieu à ~2,31 Ga sur 4 cratons. L’ensemble des zircons détritiques du TCG ont une distribution d’âge avec des pics à 2,45, 2,54, 2,68, 2,82, 2,95 et 3,2 Ga. Un cristal de zircon Hadéen a été découvert et indique la présence d’une probable croûte différenciée dans le craton de Pilbara à 4,0 Ga. 70% des zircons ont des compositions isotopiques en Hf juvéniles, suggérant que le TCG a incorporé du matériel volcanique provenant de larges provinces ignées continentales à travers l’érosion des groupes sous jacents de Hamersley et Fortescue

The Archean – Proterozoic transition at 2.45 Ga is marked by major environmental changes in Earth’s history (atmosphere oxygenation and global glaciations). The origin and the relationships between these events are debated. Sedimentary sequences that record these events have been widely studied in North America (Huronian sequence) and South Africa (Transvaal). An analog sequence in the Pilbara craton in Western Australia (Turee Creek Group, TCG) contains 3 glacial horizons. 3 continental drill cores (Turee Creek Drilling Project, TCDP) were performed in order to investigate the sequence. U-Pb geochronology of monazite and zircon from drill core and surface samples allows to date the first paleoproterozoic glaciation at 2.45 Ga and a second glacial event at ~2.34 Ga. Re-Os analyses of pyrites from the second diamictite yielded an isochron at 2.31 Ga. These results enable to propose a correlation scenario of the paleoproterozoic glacial events recorded on different continents. A ‘Snowball Earth’ would have occured at 2.45 Ga at least on 5 cratons. A second glaciation could have occured at ~2.31 Ga on 4 cratons. Detrital zircons age spectrum highlights age peaks at 2.45, 2.54, 2.68, 2.82, 2.95 and 3.2 Ga. A crystal of Hadean zircon was discovered and indicate the existence of a probable differentiated crust within the Pilbara craton at 4.0 Ga. 70% of the analyzed zircons have juvenile Hf isotope composition, suggesting that the TCG incorporated volcanic material from continental large igneous provinces through the erosion of the underlying Hamersley and Fortescue groups