Dr. Joshua Davies - Climatic and lunar signals teased out of Paleoproterozoic banded iron formations with the help of cyclostratigraphy and high precision U-Pb geochronology

The Paleoproterozoic world was very different from the one we live in now. The oceans and atmosphere were mostly anoxic although bacterial mats were starting to produce oxygen, potentially resulting in local oxygen oasis. One feature of this time, just after the end of the Archean is the development of huge deposits of banded iron formation (BIF) which indicate the change from an ocean which contained soluble reduced ferrous iron, to a more oxygenated condition with ferric iron which is insoluble. Banded iron formations therefore have long been used as a redox proxy for conditions in the ancient ocean, however very little attention has been recently placed on the mineralogy and detailed stratigraphy of these important units. Here we show based on chemical and field analysis that the banded iron formations have cyclical variations which represent Milankovitch (climate) forcing. Using our unique datasets we go further than just identifying the cyclicity, we document the preservation of a signal from orbital precession which can be used to calculate various solar system parameters (e.g. the distance between the earth and the moon, the length of the day) at the time the rocks were deposited. We also use the chemical and climatic signals from these rocks to suggest a mechanism for their formation. Finally, we present potential future avenues of research which use Milankovitch cycles in deep-time to study processes occurring in the lower mantle.

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Le monde du paléoprotérozoïque était très différent de celui dans lequel nous vivons aujourd'hui. Les océans et l'atmosphère étaient principalement anoxiques, bien que les tapis bactériens commençaient à produire de l'oxygène, ce qui pouvait donner lieu à des oasis d'oxygène locales. L'une des caractéristiques de cette époque, juste après la fin de l'Archéen, est le développement d'énormes dépôts de formations de fer rubanées (BIF) qui indiquent le passage d'un océan contenant du fer ferreux réduit soluble à une condition plus oxygénée avec du fer ferrique insoluble. Les formations de fer rubanées sont donc utilisées depuis longtemps comme indicateur redox des conditions de l'océan ancien, mais la minéralogie et la stratigraphie détaillée de ces unités importantes ont récemment fait l'objet de très peu d'attention. Nous montrons ici, sur la base d'analyses chimiques et de terrain, que les formations de fer rubanées présentent des variations cycliques qui représentent le forçage (climatique) de Milankovitch. Grâce à nos ensembles de données uniques, nous allons plus loin que la simple identification de la cyclicité, nous documentons la préservation d'un signal de précession orbitale qui peut être utilisé pour calculer divers paramètres du système solaire (par exemple la distance entre la terre et la lune, la durée du jour) à l'époque où les roches ont été déposées. Nous utilisons également les signaux chimiques et climatiques de ces roches pour suggérer un mécanisme de formation. Enfin, nous présentons des pistes de recherche potentielles qui utilisent les cycles de Milankovitch en temps profond pour étudier les processus qui se produisent dans le manteau inférieur.