Contexte socio-économique et scientifique

Du fait de ses multiples propriétés, le cuivre est depuis longtemps un métal indispensable à nos sociétés modernes. Mais le cuivre attire de plus en plus l’attention en tant que matériau essentiel dans le cadre de la transition énergétique. On a pu ainsi évaluer la demande cumulée en cuivre à l’horizon 2050 sur la base de deux scénarios climatiques : un scénario dit 4° C correspondant à une élévation des températures de 4° C au-dessus des niveaux préindustriels (scénario 4D) et un scénario climatique plus ambitieux limitant la hausse des températures à 2° C (scénario 2D). D’après ces estimations, l’augmentation de la demande annuelle en cuivre passerait de 27 Mt en 2015 à respectivement 86 Mt et 102 Mt pour les scénarios 4D et 2D en 2050 (mobilité BAU) à l’horizon 2050. Ces calculs démontrent la forte pression sur les ressources en cuivre, particulièrement dans le cadre de politiques climatiques ambitieuses. Le thème de recherche de cette thèse contribuera à concevoir et développer des solutions innovantes pour valoriser les ressources minérales en cuivre et responsabiliser l’exploitation des ressources, mais également à développer des modèles prédictifs pour optimiser l’exploration et l’extraction des ressources minérales en cuivre.

Hypothèses et questions scientifiques

L’objectif de ce projet de thèse est de caractériser le système métallogénique de minéralisations de cuivre oxydé localisées dans la couverture sédimentaire de l’Ediacarien terminal à l’Ordovicien de l’Anti-Atlas marocain. Une démarche pluridisciplinaire, intégrant un quadriptyque Géodynamique / Architecture lithosphérique / Fertilité / Préservation, permettra : i) de définir le contexte tectonique lié aux processus minéralisateurs et de dater la(les) minéralisation(s) s.s. par une méthode innovante U/Pb sur carbonate et silicate de cuivre, ii) de caractériser les mécanismes contrôlant la circulation des fluides métallifères et leur piégeage en analysant la structure et l’architecture des grands ensembles lithostratigraphiques, iii) de caractériser la source des métaux et des fluides, et enfin, iv) d’ identifier les moteurs liés à leur préservation (exhumation vs. enfouissement).

Principales étapes de la thèse et démarche

Cette thèse combinera : i) la datation des évènements minéralisateurs, ii) la caractérisation des réservoirs afin de comprendre si les gîtes sont associés à des environnements de dépôts ou des géométries particuliers (variations latérales de lithologie, porosité, biseaux sédimentaires, fracturation … ), et iii) la reconstitution de la physiographie cambrienne et pré-alpine afin de définir les gradients de topographie, étape très importante lorsque l’on s’ intéresse à la circulation des fluides métallifères. Une étude micro-thermométrique sera également menée conjointement avec une caractérisation des réservoirs hôtes des différents types de gisements rencontrés. Des étudiants de master pourraient être mis à contribution pour accompagner ces études des inclusions fluides. L’ensemble de ces investigations sera intégré clans l’évolution tectono-magmato-stratigraphique de la zone au cours du Paléozoïque mais également du Méso-Cénozoïque et permettra de proposer un (ou des) modèles intégratifs et génétique rendant compte de la mise en place des gisements cuprifères de I’ Anti Atlas.

Approches méthodologiques et techniques envisagées

Sur les différents sites choisis, une étude de terrain à l’échelle plurikilométrique depuis le socle Protérozoïque jusqu’aux séries du Cambrien moyen sera menée, afin de définir les géométries et faciès des corps sédimentaires, et de caractériser la fracturation en termes de directions et de répartitions. Cette thèse permettra la mise en commun de différentes expertises et techniques analytiques et de modélisation numérique. L’Université de Rennes (via la plateforme GeOHeLiS) fournira son expertise géochronologique et géochimique, tandis que le BRGM, l ‘ISTO et l’ENSEGID de Bordeaux fourniront leur expertise sur le terrain, sur l’analyse des bassins sédimentaires et les outils géochimiques mais également en modélisation numérique.

Compétences scientifiques et techniques requises pour le candidat

Le caractère transverse de ce projet de nécessite un profil pluridisciplinaire, avec des bases sol ides en géologie des bassins sédimentaires mais également en géochimie et gîtologie. Un intérêt pour le travail de terrain aussi bien que pour le travail de laboratoire sera requis.

Contacts:

Marc Poujol: marc.poujol@univ-rennes.fr

Johann Tuduri: j.tuduri@brgm.fr

Pour plus d’informations et candidater : https://theses.doctorat-bretagneloire.fr/egaal/campagne-2023