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An astrobiological exploration of mass dependent and mass independent sulphur isotope fractionation

Authors
Publisher
McGill University
Publication Date
Keywords
  • Earth Sciences - Geochemistry
Disciplines
  • Biology
  • Chemistry
  • Geography

Abstract

Cette étude se penche sur le comportement des différents isotopes du soufre dans deux systèmes distincts : le fractionnement dépendant de la masse et le fractionnement indépendant de la masse. Les isotopes du soufre dépendants de la masse élucident les procédés oxydants de basse température dans des nodules de pyrite de sédiments lacustres d'âge Miocène trouvés dans la structure d'impact Haughton sur l'Île Devon. Les échantillons indépendants de la masse ont été étudiés afin d'évaluer les contrôles lithologique et géographique sur les anomalies en 33S et 36S d'échantillons Mésoarchéens du nord-ouest de l'Ontario. Pour les systèmes dépendants de la masse, la distribution des isotopes peut être prédite en fonction des différences de masse des isotopes. Les ouvrages publiés traitant de l'oxydation abiotique et biotique du soufre démontrent un fractionnement négligeable entre les sulfites d'origine et les sulfates résultants. Les nodules de pyrite ont été oxydées dans un environnement polaire désertique pour former différents sulfates, comme le gypse, la jarosite, et la schwertmannite. À l'intérieur des nodules, le fractionnement entre sulfates et sulfites varie de -10.1 à +17.9 ‰. De plus, un mélange à deux composants entre la pyrite et les sulfates du substrat rocheux divise les nodules en trois types. Les deux premiers sont expliqués par des procédés d'oxydation et de mélange conventionnels, bien que la plupart des échantillons ne peuvent être décrits uniquement en termes de mélange ou d'oxydation. La mesure de grands fractionnements associés à l'oxydation des sulfites a des implications pour l'étude de « biosignatures » puisqu'un environnement oxydant, par exemple la surface de Mars, serait incompatible avec la préservation de telles « biosignatures ». Pour les échantillons rocheux vieux de plus de 2.45 milliards d'années, on observe le fractionnement indépendant de la masse. Ces augmentations ou réductions anormales en 33S ne peuvent pas être expliquées seulement par la différence de masse. Celles-ci sont plutôt attribuées aux réactions photochimiques du SO2 dans une atmosphère pauvre en oxygène. Au cours de Mésoarchéen l'ampleur de ces mesures anormales en 33S sont considérablement diminuées en comparaison avec les périodes de temps adjacentes. Les travaux antérieurs se sont concentrés sur les changements de la chimie atmosphérique pour expliquer le minimum. En considérant des échantillons du nord-ouest ontarien, les effets lithologiques et géographiques sont testés. En plus, une base de données des isotopes du soufre compile les données de la littérature. La variation des données sur les multiples isotopes du soufre est étendue en rapport aux données du l'Afrique du Sud et de l'Australie. Par contre, l'amplitude du fractionnement demeure limitée en comparaison aux périodes adjacentes. Toutefois, la systématique isotopique du Mésoarchéen, avec ces données additionnelles, suit les valeurs de référence de l'Archéen alors que celles-ci n'avaient pas été utilisées jusqu'ici pour des échantillons Mésoarchéens. En ce qui concerne les effets lithologiques, les échantillons précipités lors de procédés chimiques et biologiques montrent de grandes variations en 33S anormal alors que les roches clastiques demeurent près de la valeur zéro.

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