The external silicon cycle during the Precambrian (4.5-0.5 Ga) is not well understood despite its key significance to apprehend ancient dynamics at the surface of the Earth. In the absence of silicifying organisms, external silicon cycle dramatically differs from nowadays. Our current understanding of Precambrian oceans is limited to the assumption that silicon concentrations were close to saturation of amorphous silica. This thesis aims to bring new insights to different processes that controlled the geochemical silicon cycle during the Archaean (3.8-2.5 Ga). Bulk rock Ge/Si ratio and Si isotopes (δ30Si) offer ideal tracers to unravel different processes that control the Si cycle given their sensitivity to fractionation under near-surface conditions. <p>First, this study focuses on Si inputs and outputs to ocean over a limited time period (~2.95 Ga Pongola Supergroup, South Africa) through the study of a palaeosol sequence and a contemporaneous banded iron formation. The palaeosol study offers precious clues in the comprehension of Archaean weathering processes and Si transfer from continent to ocean. Desilication and iron leaching were shown to be the major Archaean weathering processes. The occurrence of weathering residues issued of these processes as major component in fine-grained detrital sedimentary mass (shales) attests that identified weathering processes are widely developed and suggest an important dissolved Si flux from continent to the ocean. In parallel, banded iron formations (BIFs), typically characterised by alternation of iron-rich and silica-rich layers, represent an extraordinary record of the ocean-derived silica precipitation throughout the Precambrian. A detailed study of a 2.95 Ga BIF with excellent stratigraphic constraints identifies a seawater reservoir mixed with significant freshwater and very limited amount of high temperature hydrothermal fluids as the parental water mass from which BIFs precipitated. In addition, the export of silicon promoted by the silicon adsorption onto Fe-oxyhydroxides is evidenced. Then, both Si- and Fe-rich layers of BIFs have a common source water mass and a common siliceous ferric oxyhydroxides precursor. Thus, both palaeosols and BIFs highlight the significance of continental inputs to ocean, generally under- estimated or neglected, as well as the close link between Fe and Si cycles. <p>In a second time, this study explores secular changes in the Si cycle along the Precambrian. During this timespan, the world ocean underwent a progressive decrease in hydrothermal inputs and a long-term cooling. Effects of declining temperature over the oceanic Si cycle are highlighted by increasing δ30Si signatures of both chemically precipitated chert and BIF through time within the 3.8-2.5 Ga time interval. Interestingly, Si isotope compositions of BIF are shown to be kept systematically lighter of about 1.5‰ than contemporaneous cherts suggesting that both depositions occurred through different mechanisms. Along with the progressive increase of δ30Si signature, a decrease in Ge/Si ratios is attributed to a decrease in hydrothermal inputs along with the development of large and widespread desilication during continental weathering.<p><p><p>Le cycle externe du silicium au précambrien (4.5-0.5 Ga) reste mal compris malgré sa position clé dans la compréhension des processus opérant à la surface de la Terre primitive. En l’absence d’organismes sécrétant un squelette externe en silice, le cycle précambrien du silicium était vraisemblablement très différent de celui que nous connaissons à l’heure actuelle. Notre conception de l’océan archéen est limitée à l’hypothèse d’une concentration en silicium proche de la saturation en silice amorphe. Cette thèse vise à une meilleure compréhension des processus qui contrôlaient le cycle géochimique externe du silicium à l’archéen (3.8-2.5 Ga). Dans cette optique, le rapport germanium/silicium (Ge/Si) et les isotopes stables du silicium (δ30Si) représentent des traceurs idéaux pour démêler les différents processus contrôlant le cycle du Si. <p>Dans un premier temps, cette étude se focalise sur les apports et les exports de silicium à l’océan sur une période de temps restreinte (~2.95 Ga Pongola Supergroup, Afrique du Sud) via l’étude d’un paléosol et d’un dépôt sédimentaire de précipitation chimique quasi-contemporain. L’étude du paléosol apporte de précieux indices quant aux processus d’altération archéens et aux transferts de silicium des continents vers l’océan. Ainsi, la désilicification et le lessivage du fer apparaissent comme des processus majeurs de l’altération archéenne. La présence de résidus issus de ces processus d’altération en tant que composants majeurs de dépôts détritiques (shales) atteste de la globalité de ces processus et suggère des flux significatifs en silicium dissout des continents vers l’océan. En parallèle, les « banded iron formations » (BIFs), caractérisés par une alternance de niveaux riches en fer et en silice, représentent un enregistrement extraordinaire et caractéristique du précambrien de précipitation de silice à partir de l’océan. Une étude détaillée d’un dépôt de BIFs permet d’identifier une contribution importante des eaux douces dans la masse d’eau à partir de laquelle ces roches sont précipitées. Par ailleurs, un mécanisme d’export de silicium via absorption sur des oxyhydroxydes de fer est mis en évidence. Ainsi, les niveaux riches en fer et riche en silice constituant les BIFs auraient une même origine, un réservoir d’eau de mer mélangée avec des eaux douces et une contribution minime de fluides hydrothermaux de haute température, et un même précurseur commun. Dès lors, tant les paléosols que les BIFs mettent en évidence l’importance des apports continentaux à l’océan, souvent négligés ou sous estimés, ainsi que le lien étroit entre les cycles du fer et du silicium.<p>Dans un second temps, cette étude explore l’évolution du cycle du silicium au cours du précambrien. Durant cette période, l’océan voit les apports hydrothermaux ainsi que sa température diminuer. Dans l’intervalle de temps 3.8-2.5 Ga, les effets de tels changements sur le cycle du silicium sont marqués par un alourdissement progressif des signatures isotopiques des cherts et des BIFs. Le fort parallélisme entre l’évolution temporelle des compositions isotopiques des deux précipités met en évidence leur origine commune, l’océan. Cependant, les compositions isotopiques des BIFs sont systématiquement plus légères d’environ 1.5‰ que les signatures enregistrées pas les cherts. Cette différence est interprétée comme le reflet de mécanismes de dépôts différents. L’alourdissement progressif des compositions isotopiques concomitant à une diminution des rapports Ge/Si reflètent une diminution des apports hydrothermaux ainsi que la mise en place d’une désilicification de plus en plus importante et/ou généralisée lors de l’altération des continents.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

<p>Лесно-палеоземљишне секвенце на простору Војводине (северна Србија) представљају најзначајније&nbsp;регионалне палеоклиматске и палеоеколошке архиве. Испитивана секвенца Орловат- циглана на Тамишком, као&nbsp;и Дукатар педокомплекс V-S5 на Тителском лесном платоу изграђени су од седимената квартарне старости,&nbsp;формираних током глобалних палеоклиматских промена које &nbsp;су се одиграле током горњег&nbsp; и средњег&nbsp;плеистоцена. Промена боје између леса и палеоземљишта представља једно од најважнијих визуелних обележја&nbsp;ових литолошких чланова. Такође, наведене промене у блиској су вези са степеном развоја земљишта.&nbsp;Најизраженије разлике у боји између леса и палеоземљишта &nbsp;базиране су на заступљености два феромагнетична&nbsp;минерала- хематита и гетита. Поменути гвожђевити минерали имају значајну заступљеност у земљиштима и&nbsp;носиоци су записа о климатским и еколошким променама. &nbsp;Земљишта која садрже само, или готово искључиво&nbsp;гетит имају жуту боју. Када је присутан хематит боја углавном постане црвенкаста, због чињенице да црвени&nbsp;хематит веома успешно маскира жути гетит. Детаљним теренским и лабораторијским истраживањима&nbsp;поменутих лесно-палеоземљишних секвенци добијене су колориметријске вредности и вредности стенског&nbsp;магнетизма презентоване у оквиру ове дисертације. Боја лесно-палеоземљишних &nbsp;седимената у влажном и сувом&nbsp;стању&nbsp; одређена је применом Манселовог каталога боја земљишта,&nbsp; а рефлективност боја лесних и&nbsp;палеоземљишних узорака одређена је инструментално, помоћу тристимулусног колориметра. Колориметријске&nbsp;вредности дате су у&nbsp; CIE&nbsp; L*, a*, b* колорном систему.&nbsp; Боје одређене у влажном и сувом стању&nbsp; (помоћу&nbsp;Манселовог каталога боја) коришћене су за израчунавање вредности рубификације и меланизације, параметара&nbsp;који представљају саставни део индекса развоја земљишта. Као алтернативни показатељ црвенила земљишта&nbsp;(рубификације) и промене&nbsp; у садржају хематита,&nbsp; послужио је&nbsp; индекс црвенила&nbsp; земљишта.&nbsp;Вредновање/рангирањe црвенила земљишта извршено је за изразито рубификовано палеоземљиште V-S5 са&nbsp;профила Дукатар. Такође је извршено и мерење магнетног сусцептибилитета који има широку примену у лесно-палеоземљишним &nbsp;студијама као показатељ интензитета педогенезе. Резултати истраживања &nbsp;представљени у&nbsp;овој студији указују на значај локалитета Орловат, као кључног палеоклиматског и палеоеколошког архива&nbsp;горњег плеистоцена на простору Баната (северна Србија), односно југоисточног дела Карпатског (Панонског)&nbsp;<br />басена. Са друге стране, резултати колориметријско-магнетних истраживања на &nbsp;локалитету Дукатар (V-S5)&nbsp;указују да је испитивано палеоземљиште формирано током периода MIS 13-15&nbsp; (479-640 ka),&nbsp; који се&nbsp;карактерише вишим температурама током летњих месеци и/ или дужим сушним периодима.&nbsp; На основу&nbsp;палеопедолошких интерпретација, добијених колориметријских вредности и вредности индекса развоја&nbsp;земљишта изложених у овој студији, може се констатовати да испитиване лесно-палеоземљишне секвенце&nbsp;указују на сукцесију еколошких услова који се крећу од семи-хумидно суптропских окружења (V-S5) до&nbsp;типичних степских окружења (V-S1). Компарација са другим евроазијским лесно-палеоземљишним записима&nbsp;указује на присутност сличног палеоклиматског тренда. Резултати ове дисертације јасно апострофирају значај&nbsp;примене колориметријских метода у интердисциплинарном приступу приликом процене присутности&nbsp;феромагнетика и одређивања стенског магнетизма лесно-палеоземљишних секвенци средњег и горњег&nbsp;плеистоцена у средњем делу басена Дунава. Такође, овакав приступ значајан је приликом &nbsp;истраживања&nbsp;климатских и еколошких услова и успостављања корелација са другим локалитетима на регионалном нивоу.</p> / <p>Lesno-paleozemljišne sekvence na prostoru Vojvodine (severna Srbija) predstavljaju najznačajnije&nbsp;regionalne paleoklimatske i paleoekološke arhive. Ispitivana sekvenca Orlovat- ciglana na Tamiškom, kao&nbsp;i Dukatar pedokompleks V-S5 na Titelskom lesnom platou izgrađeni su od sedimenata kvartarne starosti,&nbsp;formiranih tokom globalnih paleoklimatskih promena koje &nbsp;su se odigrale tokom gornjeg&nbsp; i srednjeg&nbsp;pleistocena. Promena boje između lesa i paleozemljišta predstavlja jedno od najvažnijih vizuelnih obeležja&nbsp;ovih litoloških članova. Takođe, navedene promene u bliskoj su vezi sa stepenom razvoja zemljišta.&nbsp;Najizraženije razlike u boji između lesa i paleozemljišta &nbsp;bazirane su na zastupljenosti dva feromagnetična&nbsp;minerala- hematita i getita. Pomenuti gvožđeviti minerali imaju značajnu zastupljenost u zemljištima i&nbsp;nosioci su zapisa o klimatskim i ekološkim promenama. &nbsp;Zemljišta koja sadrže samo, ili gotovo isključivo&nbsp;getit imaju žutu boju. Kada je prisutan hematit boja uglavnom postane crvenkasta, zbog činjenice da crveni&nbsp;hematit veoma uspešno maskira žuti getit. Detaljnim terenskim i laboratorijskim istraživanjima&nbsp;pomenutih lesno-paleozemljišnih sekvenci dobijene su kolorimetrijske vrednosti i vrednosti stenskog&nbsp;magnetizma prezentovane u okviru ove disertacije. Boja lesno-paleozemljišnih &nbsp;sedimenata u vlažnom i suvom&nbsp;stanju&nbsp; određena je primenom Manselovog kataloga boja zemljišta,&nbsp; a reflektivnost boja lesnih i&nbsp;paleozemljišnih uzoraka određena je instrumentalno, pomoću tristimulusnog kolorimetra. Kolorimetrijske&nbsp;vrednosti date su u&nbsp; CIE&nbsp; L*, a*, b* kolornom sistemu.&nbsp; Boje određene u vlažnom i suvom stanju&nbsp; (pomoću&nbsp;Manselovog kataloga boja) korišćene su za izračunavanje vrednosti rubifikacije i melanizacije, parametara&nbsp;koji predstavljaju sastavni deo indeksa razvoja zemljišta. Kao alternativni pokazatelj crvenila zemljišta&nbsp;(rubifikacije) i promene&nbsp; u sadržaju hematita,&nbsp; poslužio je&nbsp; indeks crvenila&nbsp; zemljišta.&nbsp;Vrednovanje/rangiranje crvenila zemljišta izvršeno je za izrazito rubifikovano paleozemljište V-S5 sa&nbsp;profila Dukatar. Takođe je izvršeno i merenje magnetnog susceptibiliteta koji ima široku primenu u lesno-paleozemljišnim &nbsp;studijama kao pokazatelj intenziteta pedogeneze. Rezultati istraživanja &nbsp;predstavljeni u&nbsp;ovoj studiji ukazuju na značaj lokaliteta Orlovat, kao ključnog paleoklimatskog i paleoekološkog arhiva&nbsp;gornjeg pleistocena na prostoru Banata (severna Srbija), odnosno jugoistočnog dela Karpatskog (Panonskog)&nbsp;<br />basena. Sa druge strane, rezultati kolorimetrijsko-magnetnih istraživanja na &nbsp;lokalitetu Dukatar (V-S5)&nbsp;ukazuju da je ispitivano paleozemljište formirano tokom perioda MIS 13-15&nbsp; (479-640 ka),&nbsp; koji se&nbsp;karakteriše višim temperaturama tokom letnjih meseci i/ ili dužim sušnim periodima.&nbsp; Na osnovu&nbsp;paleopedoloških interpretacija, dobijenih kolorimetrijskih vrednosti i vrednosti indeksa razvoja&nbsp;zemljišta izloženih u ovoj studiji, može se konstatovati da ispitivane lesno-paleozemljišne sekvence&nbsp;ukazuju na sukcesiju ekoloških uslova koji se kreću od semi-humidno suptropskih okruženja (V-S5) do&nbsp;tipičnih stepskih okruženja (V-S1). Komparacija sa drugim evroazijskim lesno-paleozemljišnim zapisima&nbsp;ukazuje na prisutnost sličnog paleoklimatskog trenda. Rezultati ove disertacije jasno apostrofiraju značaj&nbsp;primene kolorimetrijskih metoda u interdisciplinarnom pristupu prilikom procene prisutnosti&nbsp;feromagnetika i određivanja stenskog magnetizma lesno-paleozemljišnih sekvenci srednjeg i gornjeg&nbsp;pleistocena u srednjem delu basena Dunava. Takođe, ovakav pristup značajan je prilikom &nbsp;istraživanja&nbsp;klimatskih i ekoloških uslova i uspostavljanja korelacija sa drugim lokalitetima na regionalnom nivou.</p> / <p>Loess-palaeosol sequences in Vojvodina (North Serbia) represent a significant &nbsp;terrestrial sedimentary archives&nbsp;of climate and environmental changes during Pleistocene. The investigated sequence Orlovat on Tami&scaron;, and Dukatar&nbsp;pedocomplex V-S5 on Titel loess plateau are comprised of quaternary sediments, formed due to global paleoclimatic&nbsp;changes during the Late and Middle Pleistocene. Loess and intercalated paleosols are characterized by significantly&nbsp;different colors. Obvious changes in hues can be interpreted as a consequence of different climate conditions under&nbsp;which pedocomplexes were formed. Goethite and hematite are the main iron oxides in loess and paleosols that strongly&nbsp;influence color differences. Presence of the above mentioned ferrimagnetica represent proxy of climatic and ecological&nbsp;changes. Soils containing only, or almost exclusively, goethite are yellow. When hematite is present, the color usually&nbsp;becomes reddish because the red hematite is very effective in masking the yellow goethite. Sampling and laboratory&nbsp;investigations of the mentioned loess-paleosol sections provided rock magnetic and colorimetric perspective on the Late&nbsp;and Middle Plistocene climate presented in this study. Wet colors were determined using a Munsell soil color chart. Dry&nbsp;colors were observed using the same Munsell soil color notation. Then, the dry samples were ground using mortar and&nbsp;pestle and color reflectance of loess and paleosol samples was determined colorimetrically using a chromameter. Color&nbsp;values &nbsp;as determined by the chromameter are given in the CIE L*, a*, b* color space. Wet and dry colors, determined&nbsp;by Munsell soil color chart were used for calculation of Rubification and Melanization Indices. The Rubification Index&nbsp;and Melanization Index represent common soil development indices. As an alternative proxy for soil reddening&nbsp;(rubification) and changes in the hematite content, the Redness Index was determined as well. The Redness Rating was&nbsp;calculated as average from moist and dry Munsell colors for strongly rubified pedocomplex V-S5 (Dukatar section).&nbsp;Rock magnetic measurements were carried out as well, since this parameter is generally &nbsp;applied as proxy for the&nbsp;exclusively pedogenetically formed fraction of ferrimagnetica (as shown in many loess-paleosol studies). The results&nbsp;presented in this study highlighted the importance of the Orlovat section as a key archive for the Late &nbsp;Pleistocene&nbsp;paleoclimate and paleoenvironment of the Banat region in Serbia, the southeastern part of the Carpathian (Pannonian)&nbsp;Basin. On the other hand, rock magnetic and colorimetric results of the Dukatar (V-S5) pedocomplex shows that&nbsp;<br />investigated paleosol was formed during MIS 13-15 (479-640 ka), a period characterized by increase in summer&nbsp;temperature and/or duration of summer dryness. &nbsp;Due to paleopedological interpretations and measured colorimetric and&nbsp;soil development index values, it can be highlited that investigated loess-paleosol sequences presented in this study&nbsp;indicate a succession of interglacial environmental changes from semi-humid subtropical environments (V-S5) towards&nbsp;landscapes with typical steppe soils (V-S1). Comparison with equivalent Eurasian loess-paleosol records indicate a&nbsp;similar paleoclimatic trend. This study points out the potential of a joined colorimetric or spectrometric analyses and&nbsp;rock magnetic analyses in paleoenvironmental investigations on loess-paleosol sequences and correlation establishment&nbsp;between other sections on regional level.</p>

No description available.