Johanna Marin Carbonne: Micropyrites associated with organic material in ancient microbial deposits: a new proxy for their biogenicity identification (STROMATA)

StG 2017, institution-hôte: Université de Saint Etienne

Johanna Marin Carbonne, enseignante chercheur à l’Univ Lyon -Université Jean Monnet Saint Etienne et au laboratoire Magma et Volcans (CNRS, UCA, UJM, IRD)


Johanna Marin Carbonne Johanna Marin Carbonne est diplômée de l’Ecole Nationale Supérieure de Géologie de Nancy et a effectué sa thèse au Centre de Recherches Géochimiques et Pétrographiques (CRPG-CNRS) de Nancy de 2006 à 2009 sur la reconstruction des températures de l’océan à l’Archéen via l’étude des compositions isotopiques des sédiments siliceux.
De 2010 à 2012, elle a effectué un post doctorat à UCLA en cosmochimie sur l’étude isotopique des inclusions réfractaires des météorites. Puis de 2012 à 2014, un deuxième post doctorat à l’Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) sur l’influence de la grande oxygénation de l’atmosphère sur les cycles biogéochimiques du fer et du soufre.

Depuis 2014, elle est enseignante-chercheuse à l’Université Jean Monnet et au laboratoire Magma et Volcans (UCA, UJM, CNRS, IRD) et s’intéresse à la reconstruction des conditions de surface de la Terre primitive ainsi qu’à la recherche de biosignatures de métabolismes microbiens.

Le projet ERC STROMATA

Le projet STROMATA vise à une meilleure identification des premières traces de vie fossiles en développant l’étude à l’échelle micrométrique de sulfures. L’identification des premières traces fossiles de la biosphère est une tâche ardue, les microorganismes étant de petites tailles et souvent très peu préservés dans le registre géologique ancien. Déterminer l’origine biologique et les processus métaboliques associés de ces traces fossiles sont un des pas important dans la quête de l’origine de la vie.  Les stromatolites sont des structures sédimentaires laminées qui sont considérées comme étant les plus anciennes traces de vie.

Ces structures sont présentes tout au long de l’histoire géologique de la Terre, depuis 3.5 Ga jusqu’à l’actuel et leur identification est essentiellement basée sur des comparaisons morphologiques et des traceurs isotopiques. Toutefois des processus abiotiques peuvent générer des structures avec des compositions chimiques et isotopiques similaires. Les stromatolites contiennent des sulfures de fer (pyrites) sub micrométriques étroitement associés à de la matière organique qui sont des potentiels traceurs de signature isotopique de métabolismes microbiens. Les pyrites étant à l’heure actuelle, formées essentiellement sous influence microbienne.

Le projet STROMATA propose de définir de nouveaux critères de biogénécité sur des stromatolites actuels et des analogues expérimentaux et des les tester sur les plus anciennes traces de vie en étudiant des micropyrites dans une série d’échantillons emblématiques archéens (3.45 Ga-1.88 Ga). La taille micrométrique de ces pyrites nécessite de développer de nouveaux protocoles expérimentaux afin de pouvoir les étudier in situ aussi bien minéralogiquement qu’isotopiquement. Le projet STROMATA développera une approche originale en combinant technique de pointe en microscopie (FEG-TEM), spectroscopie (XANES) et spectrométrie de masse (SIMS et NanoSIMS, services nationaux INSU). Le développement de nouveaux protocoles analytiques sur le NanoSIMS reposera sur une étroite collaboration avec Laurent Remusat (IMPMC). L’analyse d’échantillons expérimentaux sera effectuée en collaboration avec Jennyfer Miot (IMPMC) dont le projet ANR a pu permettre de réaliser ces analogues.

Enfin l’étude des échantillons archéens sera réalisée à différentes échelles, de la roche totale à l’échelle nanométrique en combinant analyses isotopiques en collaboration avec Christophe Thomazo (Biogéosciences, Dijon) et caractérisation chimique de la matière organique en collaboration avec Sylvain Bernard (IMPMC). 
Ce projet permettra d’apporter de nouvelles contraintes sur la formation des pyrites, la structure de la matière organique et sur la préservation de signatures métaboliques.