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Offre de thèse en géologie/géochimie (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
- Français-- Anglais

Date Limite Candidature : vendredi 15 mars 2024

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Informations générales

Intitulé de l'offre : Offre de thèse en géologie/géochimie (H/F)
Référence : UMR7358-RAPPIK-001
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : VANDOEUVRE LES NANCY
Date de publication : mercredi 31 janvier 2024
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 septembre 2024
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : La rémunération est d'un minimum de 2135,00 € mensuel
Section(s) CN : Terre et planètes telluriques : structure, histoire, modèles

Description du sujet de thèse

Titre du projet : Processus contrôlant les concentrations d'éléments volatils dans les fluides associés aux segments magmatiques le long du rift est-africain – implications pour la coproduction d'éléments stratégiques (i.e. He, H) au sein des systèmes géothermiques.

Encadrants : Raphaël Pik (CNRS – Université de Lorraine, raphael.pik@univ-lorraine.fr), David Bekaert (Université de Lorraine)

Co-encadrants : Nicolas Bellahsen & Isabelle Moretti (Sorbonne Université)

Cadre général : Ce projet de doctorat fait partie du réseau doctoral d'actions Marie Sklodowska-Curie, basé en Europe, TALENTS (https://www.talents-dn.eu). TALENTS vise à former des chercheurs en début de carrière avec une approche interdisciplinaire et scientifique pour développer de nouvelles solutions durables aux défis mondiaux associés à la transition énergétique. Nous nous concentrons sur les rifts continentaux, qui sont des régions clés pour l'énergie géothermique, le captage et le stockage du carbone, les nouvelles ressources telles que l'hydrogène et l'hélium natifs, ainsi que les habitats humains menacés en raison de géorisques tels que les tremblements de terre et l'activité volcanique. TALENTS fusionne recherche et formation dans 18 instituts et partenaires académiques européens, ainsi que 11 entreprises activement impliquées dans la transition énergétique. Le réseau doctoral est centré autour de 12 projets de doctorat individuels abordant les aspects scientifiques fondamentaux des processus du système de rift, reliant collectivement plusieurs ordres de grandeur d'échelles spatiales et temporelles. Chaque doctorant est lié à un deuxième partenaire académique pour compléter et élargir sa formation scientifique et à un partenaire industriel dédié pour acquérir des compétences pertinentes pour l'industrie et prévisualiser d'éventuelles évolutions de carrière non académiques.

Objectifs spécifiques : ce projet de thèse fait partie du projet TALENTS, projet DC10 dans le WP3 (https://www.talents-dn.eu).

Le système du Rift est-africain possède des ressources géothermiques de grande valeur, principalement liées au transfert vertical de magmas à travers la croûte terrestre. Au-delà de certains systèmes géothermiques de haute température, exploités pour fournir de l'électricité, cette source d'énergie reste largement sous-exploitée le long du système de rift. Bien qu'un aspect clé des transitions énergétiques et écologiques réside dans l'utilisation de ces ressources durables, leur exploitation opérationnelle est souvent compromise par des coûts non économiquement viables, en particulier dans le contexte socio-économique local, empêchant ainsi les communautés africaines de bénéficier de cette importante ressource potentielle. Cependant, la coproduction de plusieurs ressources naturelles supplémentaires associées aux systèmes géothermiques du rift est-africain pourrait représenter une autre voie prometteuse pour accroître la rentabilité de leur exploitation. Dans ce cadre, les éléments volatils stratégiques tels que l'hélium et l'hydrogène sont des candidats économiquement pertinents qui pourraient être coproduits avec l'énergie géothermique. La concentration de ces éléments volatils dans les systèmes hydrothermaux naturels peut cependant varier considérablement en raison de la grande variété de processus ayant lieu entre les magmas et les environnements crustaux, ainsi que des processus de fractionnement lors des interactions eau-gaz dans le sous-sol.

L'objectif du projet est de réaliser une étude de cas le long du système du Rift est-africain de co-association d'énergie géothermique et d'éléments stratégiques tels que He et H2 en (1) documentant le flux élémentaire des fluides hydrothermaux et des volatils associés le long de divers segments du rift est-africain, (2) étudier et comprendre les processus qui contrôlent les enrichissements isotopiques potentiels et les gradients de concentration, et (3) fournir des informations pour l'évaluation future d'implantations de production locale.

Basé sur une approche générale et standard de caractérisation des fluides géochimiques le long du rift (concentrations et compositions isotopiques des principales espèces volatiles), un accent particulier du projet de thèse sera mis, au sein des sites spécifiques, sur l'utilisation de nouvelles approches de haute précision pour la mesure des compositions isotopiques des gaz rares lourds afin de quantifier les processus se produisant lors des interactions eau-gaz tout au long de la migration ascendante des fluides (Byrne et al., 2021, Bekaert et al., 2023). Cette approche géochimique sera principalement menée au CRPG – Nancy (https://crpg.univ-lorraine.fr) où le doctorant sera basé et principalement encadré. Le contexte tectono-magmatique local du site sélectionné sera également étudié en collaboration avec l'ISTEP - Sorbonne Université – Paris où le doctorant sera co-encadré (http://istep.upmc.fr/fr/index.html). L'exploration et l'échantillonnage sur des sites naturels sélectionnés et/ou des sites d'exploitation géothermique le long du Rift est-africain seront menés dans le cadre de collaborations internationales avec des scientifiques et des entreprises locales des pays africains.

Principaux résultats attendus de ce projet de thèse : (1) une caractérisation spatiale détaillée des flux de volatils associés aux systèmes géothermiques le long du Rift est-africain (principalement de l'Afar à la Tanzanie, dans la branche orientale), (2) une nouvelle compréhension des schémas de migrations d'éléments volatils au sein des fluides hydrothermaux (i.e. He, H), en relation avec le contexte structurel et magmato/volcanique, (3) une description complète des processus qui contrôlent ces gradients de concentration le long du chemin ascendant des fluides par le biais d'interactions avec la plomberie magmatique et la croûte environnante, (4) de nouvelles perspectives sur l'exploitation potentielle future.

References:
D. V. Bekaert, P. H. Barry, M. W. Broadley, D. J. Byrne, B. Marty, C. J. Ramírez, J. M. de Moor, A. Rodriguez, M. R. Hudak, A. V. Subhas, S. A. Halldórsson, A. Stefánsson, A. Caracausi, K. G. Lloyd, D. Giovannelli, A. M. Seltzer, Ultrahigh-precision noble gas isotope analyses reveal pervasive subsurface fractionation in hydrothermal systems. Sci. Adv.9, 2023, DOI:10.1126/sciadv.adg2566

D.J. Byrne, M.W. Broadley, S.A. Halldórsson, E. Ranta, A. Ricci, R.L. Tyne, A. Stefánsson, C.J. Ballentine, P.H. Barry, The use of noble gas isotopes to trace subsurface boiling temperatures in Icelandic geothermal systems, Earth and Planetary Science Letters, Volume 560, 2021, 116805, https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.116805.

Collaborations académiques : Université de Florence et CNR, Derek Keir et Giacomo Corti, 2 mois année 2, pour comparaison de la composition des fluides hydrothermaux et des variations spatiales avec le contexte structural et sismique le long des segments du rift éthiopien.

Collaboration industrielle : 45-8- Energy, Metz – France (https://458energy.com/home/), 3 mois en année 3 pour faire une synthèse et évaluer les potentiels d'exploitation.

Inscription en doctorat : Université de Lorraine (http://doctorat.univ-lorraine.fr/doctoral-schools/sirena)

Employeur : CNRS

CDD : 3 ans

Contact principal pour renseignements : raphael.pik@univ-lorraine.fr

Candidature : Les candidatures pour cette offre sont libres, étant donné que les critères suivants définis par l'UE sont remplis par le candidat :
- Tous les chercheurs recrutés dans un réseau doctoral doivent être des Early-Stage Researchers (ESR ; c'est-à-dire être dans les quatre premières années d'expérience de recherche équivalente à temps plein) de leur carrière de chercheur et n'avoir pas obtenu de doctorat).
- Les chercheurs peuvent être de n'importe quelle nationalité.
- Règle de mobilité : au moment du recrutement par l'organisme d'accueil, les chercheurs ne doivent pas avoir résidé ou exercé leur activité principale (travail, études, etc.) dans le pays de leur organisme d'accueil (c'est-à-dire la France dans le cas de cette annonce de doctorat) pendant plus de douze mois au cours des trois années précédant immédiatement la date de référence. Le service national obligatoire et/ou les courts séjours tels que les jours fériés ne sont pas pris en compte. La règle de mobilité s'applique au (premier) bénéficiaire chez lequel le chercheur est recruté, et non aux bénéficiaires auprès desquels le chercheur est envoyé ou détaché. Elle n'est également déterminée qu'à un moment donné : celui du premier recrutement du boursier dans le projet.

La candidature doit être déposée uniquement en ligne en suivant via ce lien spécifique

Les candidatures doivent inclure :
(1)Une déclaration de motivation,
(2) déclaration d'intérêts de recherche,
(3)vision de carrière,
(4) curriculum vitae,
(5) les diplômes universitaires (feuilles de notes et relevés de diplômes),
(6) court résumé du rapport de master ou équivalent, et
(7) les noms et coordonnées de deux référents.
Les candidats peuvent postuler pour un maximum de 2 postes de doctorat pour le projet Marie Sklodowska-Curie Actions Doctoral Network TALENTS (https://www.talents-dn.eu), en motivant et en classant leurs choix.

Date limite de candidature : 15 mars 2024

Date de début : 1er septembre 2024

Contexte de travail

CRPG – Nancy (https://crpg.univ-lorraine.fr)