Depuis une dizaine d’année, les isotopes du fer sont apparus comme un puissant traceur des processus biogéochéochimiques et ont été utilisés pour reconstituer l’évolution redox des océans, ainsi que l’évolution microbiologique précoce de notre planète. Les plus fortes variations isotopiques sont observées dans des dépôts sédimentaires Archéens datant de 2.9 à 2.5 milliards d’années, au cours d’une période de transition caractérisée possiblement par des océans stratifiés (oxique en surface, et anoxique et ferrugineux en profondeur). L’origine de cette variabilité isotopique est débattue mais pourrait refléter un cycle spécifique du fer dans une colonne d’eau stratifiée, ou des processus microbiologiques au sein du sédiment.
Lors d’une étude détaillée de la colonne d’eau et des sédiments d’un lac stratifié du Massif Central (le lac Pavin), analogue des océans Archéens, Vincent Busigny et ses collaborateurs ont démontré que la forte variabilité isotopique enregistrée par les sédiments reflète les processus d’oxydation du fer dans la colonne d’eau. Par extension, ces résultats indiquent que les variations isotopiques des sédiments Archéens reflètent une période d’oxydation intense du fer, dans les océans superficiels, reliée à une expansion de la photosynthèse, oxygénique ou anoxygénique, alors que le niveau de dioxygène atmosphérique est resté très bas jusqu’à environ 2.3 milliards d’années.