Métaux et énergie pour une société moins carbonée

- Hydrogène : Notre connaissance des sources naturelles d’hydrogène (H2), des flux et des stocks dans la croûte est à ce point limitée qu’il n’est pas encore possible d’envisager sérieusement l’exploitation de cette ressource énergétique potentielle. Les systèmes naturels de l’hydrogène représentent un nouveau domaine de recherche et on en sait peu sur la génération, la migration, la consommation et l’accumulation potentielle d’hydrogène. La mobilité de l’hydrogène dans la croûte est si peu contrainte que même les propriétés fondamentales de cette molécule telles que sa solubilité dans les fluides géologiques profonds à T et P élevées ou son adsorption aux interfaces eau minérale-gaz sont inconnues. Les objectifs de nos projets de recherche dédiés au H2 naturel sont d’améliorer notre compréhension du comportement géochimique de l’hydrogène dans les environnements géologiques profonds afin de développer de nouvelles méthodes d’exploration. Il est basé sur 1) des études expérimentales en laboratoire (cinétique de la production de H2 par altération hydrothermale des minéraux porteurs de Fe2+, solubilité du H2 dans les saumures et adsorption de H2 par les minéraux argileux), 2) simulations numériques du transport réactif de H2 dans les milieux poreux, et 3 ) exploration sur le terrain (quantification des flux H2 dans les Alpes). La force de ce projet est de combiner des approches expérimentales, de modélisation et de terrain pour fournir une vision intégrée depuis la source jusqu’au puits du cycle de l’hydrogène dans la croûte et de nouvelles méthodes d’exploration pour le ciblage de l’hydrogène et l’évaluation des ressources.

- Magnétite : Comme déjà souligné dans l’Axe 2, la magnétite (Fe3O4) fera l’objet de diverses études au cours des cinq prochaines années dans notre groupe.
(1) La cinétique de formation de magnétite dans des conditions hydrothermales à partir de précurseurs porteurs de Fe2+ sera étendue à des températures inférieures à 200 ° C pour sa pertinence pour la production naturelle de H2. Cette recherche sera en partie réalisée en collaboration avec HYMAG’IN pour son implication dans le recyclage des déchets sidérurgiques (2) Les relations de phase de magnétite dans les métamorphismes de bas et très bas grades seront étudiées pour évaluer les conditions et le taux de croissance dans des environnements variés (serpentinites, métabasaltes, etc…). (3) La nécessité de mieux contraindre les relations de phase de magnétite dans les roches métamorphiques est motivée par le développement, dans notre groupe, d’une nouvelle méthode de datation U-Th / He utilisant la magnétite (et le spinelle) avec des températures de fermeture de 200 ° C. En collaboration avec la DIMENC (Direction de l’Industrie des Mines de Nouvelle Calédonie), cette méthode de datation sera utilisée pour contraindre l’age de la mise en place de l’ophiolite de Nouvelle-Calédonie et la serpentinisation associée (voir paragraphe ci-dessous).

- Nexus énergie matière première : une étroite collaboration avec nos confrères des sciences économiques (Gaël Giraud : Ecole Nationale des Ponts et Chaussées (ENPC) / LISIS, AFD, Chaire Energie et Prospérité et Ecole d’économie de Paris (PSE) ; Mouez Fodha : Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne ; Sandrine Mathy : Laboratoire GAEL, UGA) était nécessaire pour modéliser le lien entre ressources minérales et énergie. Trois doctorants sont actuellement codirigés par des économistes et O. Vidal. Nous construisons actuellement des collaborations avec des physiciens (Paris Saclay, CEA) et des collègues de l’INRIA et VERIMAG (laboratoire de mathématiques appliqués et informatique, UGA) pour améliorer les aspects de modélisation dynamique.

- Métallogénie dans les Alpes : Dans le cadre du programme Référentiel Géologique de France (programme RGF), nous réévaluerons les conditions génétiques qui conduisent à la formation d’importants gisements de Pb-Ag et à des intrigantes minéralisations Ni-Co. La géologie structurale, la géochronologie, l’étude des inclusions fluides et la recherche minéralogique détaillée seront couplées pour fournir une compréhension approfondie du processus de minéralisation en jeu avant et pendant l’orogenèse alpine.

Contacts :
 O. Vidal
 L. Truche
 F. Brunet
 B. Malvoisin
 S. Schwartz
 E. Janots