Description du sujet de thèse

Titre : Impact des interactions fluide-roche sur la concentration des métaux critiques dans les systèmes géothermaux en contexte volcanique.

Au CNRS, à l'ISTO, le but de ce projet est de déterminer si et comment la circulation des fluides de haute-température (100-200 °C) dans les roches volcaniques peut créer l’environnement idéal pour concentrer les métaux critiques (Li, Cu, B, Ba, P, Ti, Sr, Ge, Sb, etc…) dans les saumures géothermales, via la dissolution/précipitation de minéraux secondaires ou l’évolution de la porosité et la perméabilité.
Pour répondre à ces questions, le/la candidat.e utilisera différentes approches expérimentales, permettant de caractériser à la fois les changements minéralogiques, la composition des fluides à haute-température et l’évolution des propriétés mécaniques des roches volcaniques au cours de la percolation des fluides.

Le projet prévoit 2 x 3 mois de missions à l’Université de Pise et l’INGV de Naples (Italie) pour collecter des échantillons et réaliser des expériences de déformation, ainsi qu’une collaboration étroite avec le BRGM pour développer un modèle THMC de circulation et enrichissement des fluides géothermaux. Le/la doctorant.e gagnera ainsi une solide expérience en expérimentation HP-HT, en géochimie et mécanique des roches, et en modélisation thermodynamique.

Contexte de travail

Ce doctorat est proposé au sein de l’Institut des Sciences de la Terre d’Orléans (ISTO), une UMR qui regroupe des personnels de l’Université d’Orléans, du CNRS et du BRGM. Trois groupes de recherche structurent nos champs scientifiques : Magma & Déformation, Systèmes métallogéniques et Géo-énergies & Environnement. La recherche à l’ISTO est fortement orientée vers l’expérimentation, que ce soit sur le terrain ou dans nos laboratoires. Dans le cadre de cette thèse, le/la candidat.e sera amené.e à évoluer au sein des équipes ‘Magma et Déformation’ et ‘Systèmes Métallogéniques’ de l’ISTO dont les thématiques de recherche incluent les conditions de mise en place, cristallisation et dégazage des magmas et de formation des concentrations métallifères d’origine magmatiques et hydrothermales.
Plus d’informations sur les différentes équipes scientifiques et les plateformes expérimentales et analytiques de l’ISTO sont disponibles sous le lien suivant :

https://www.isto-orleans.fr/

Le doctorat s’inscrit également dans le cadre du Réseau Doctoral Marie Skłodowska-Curie (MSCA Doctoral Network) ‘MiningBrines’ (Multidisciplinary Integration and Networking for INcreased sustainability and multi-resources valorization of Geothermal Brines) qui a pour but d’élaborer de nouvelles stratégies d’extraction des métaux lors d’opérations de géothermie.
Ce projet implique 32 partenaires internationaux et finance un total de 19 projets de thèses. Le/la doctorant.e sera ainsi amené.e à échanger régulièrement avec des doctorants et chercheurs internationaux via la participation à des écoles thématiques (5 sur 3 ans), réunions et congrès internationaux.

Contraintes et risques

Le/la candidat.e doit s’engager à compléter les 2 x 3 mois de missions en Italie, afin de réaliser les campagnes de terrains et de mesures du projet. Le financement de ces déplacements est compris dans le projet.
Une à deux semaines de mesures au synchrotron ESRF à Grenoble sont également à prévoir.