Sujet de thèse
Ecole Doctorale SDU2E
GET – Géosciences Environnement Toulouse

IMPACT DE LA DIFFÉRENCIATION LITHOSPHÉRIQUE
SUR LE POTENTIEL GÉOTHERMIQUE DU MASSIF CENTRAL

Encadrant: Olivier VANDERHAEGHE (UPS-GET) olivier.vanderhaeghe@get.omp.eu
Co-encadrant: Julien BERGER (UPS-GET) julien.berger@get.omp.eu
Partenaires industriels: Mathieu BELLANGER (TLS Geothermics)
Collaborateurs: Stéphanie DUCHENE, David BARATOUX, Muriel GERBAULT

La géothermie profonde est une des sources d'énergie susceptibles de répondre aux enjeux de la transition énergétique. L'évaluation de son potentiel avant forage s'appuie sur une connaissance de la distribution des lithologies et des structures à l'échelle de la croûte et de la lithosphère. Cette connaissance permet en effet de modéliser de façon précise les propriétés mécaniques, thermiques, hydrauliques et chimiques des cibles potentielles. La différenciation de la croûte et de la lithosphère, qui a pour effet de redistribuer la matière en lien avec la déformation, le magmatisme, le métamorphisme et l'hydrothermalisme, sont donc des processus clés pour déterminer l'architecture actuelle de la croûte (répartition des différentes roches et structures).

L'objectif de cette thèse est d'aborder ce sujet par une approche multi-méthodes combinant géologie de terrain, pétrologie métamorphique et magmatique, géochronologie et géochimie appliquée à la région de Pontgibaud, au Nord du Massif Central français. Cette région, traversée par la vallée de la Sioule, met à l'affleurement les différents éléments du socle Varisque (nappes, plutons, volcans, bassins sédimentaires du Carbonifère, ...) et est donc représentative de la partie interne de cette ceinture orogénique. De plus, la teneur en éléments radioactifs des différentes unités lithologiques sera abordée de l’échelle de l’échantillon, par une analyse géochimique sur roche totale, à celle de la région par une campagne de radiométrie aéroportée, en passant par celle de l’affleurement par des mesures avec un radiomètre portable.

Les données acquises serviront (1) à construire un modèle 3D de référence à l'échelle lithosphérique représentant la distribution des différents types de roches et (2) à reconstruire l'histoire de la différenciation de la lithosphère dans cette région lors de l'orogénèse Varisque. La pertinence de ces modèles géométrique et conceptuel sera testée par une modélisation couplée thermodynamique/thermique (éventuellement mécanique?) de la différenciation crustale qui permettra de quantifier l'impact des transferts de matière et de chaleur en lien avec la déformation, le métamorphisme, et le magmatisme sur l’évolution du gradient géothermique depuis le Varisque jusqu’à l’actuel. En particulier, cette quantification des processus permettra de tester la pertinence d’hypothèses alternative relatives à la source des magmas (manteau versus croûte) et aux modes de transferts à travers la croûte depuis la zone source jusqu’à la surface (percolation, diapirs, veines ductiles, dikes fragiles).

Ce projet de thèse bénéficie, pour son fonctionnement, du financement obtenu pour le projet ANR GERESFAULT. La cible de Pontgibaud a été choisie car elle fait l'objet d'un permis d'exploration par la société TLS Geothermics, partenaire du projet.

Compétences attendues: Cartographie, géologie structurale, pétrologie, géochimie, modélisation.

Calendrier du concours

Avant le 15 Juin :

  • Prise de contact avec les encadrants
  • Dépôt du dossier de candidature sur ADUM

15 Juin :

  • Sélection des dossiers.

23-24-25 Juin :

  • Auditions et classement des candidatures.

Thesis topic
Doctoral School SDU2E
GET – Géosciences Environnement Toulouse

Thesis topic
Doctoral School SDU2E
GET – Géosciences Environnement Toulouse

Advisor: Olivier VANDERHAEGHE (UPS-GET) olivier.vanderhaeghe@get.omp.eu
Co-advisor: Julien BERGER (UPS-GET) julien.berger@get.omp.eu
Industrial partner: Mathieu BELLANGER (TLS Geothermics)
Collaborators: Stéphanie DUCHENE, David BARATOUX, Muriel GERBAULT

Deep geothermal has the potential to meet the requirements of the energy transition. The evaluation of its potential before drilling is based on the knowledge of the distribution of lithologic units and structures at the scale of the crust and of the lithosphere. This knowledge allows to model the mechanical, thermal and hydraulic properties of the potential targets. Crustal and lithospheric differentiation, which lead to redistribution of mass owing to deformation, magmatism, metamorphism and hydothermalism, are thus key processes to determine the current day architecture (distribution of lithological units and structures) of potential targets for geothermy.

The aim of this thesis is to address this topic by a multi-method approach combining field geology, magmatic and metamorphic petrology, geochronology and geochemistry applied to the Pontgibaud region, in the northern part of the French Massif Central. This region is cut by the Sioule valley and exposes the main constituents of the Variscan basement (metamorphic nappes, plutons, volcanics, Carboniferous sedimentary basins ...) and is thus representative of the internal part of this orogenic belt. In addition, the concentration in heat producing elements of each lithological unit will be determined from the sample scale, by whole rock geochemistry, to the outcrop and regional scales by portable and airborne radiometry, respectively.

The data acquired during this thesis will serve (1) to construct a 3D reference model at the lithospheric scale integrating the distribution of the different lithological units, (2) to reconstruct the history of lithospheric differentiation in this region during the Variscan orogeny. The pertinence of these geometric and conceptual models will be tested by numerical modeling coupling thermodynamics with thermic (potentially mechanics?) of crustal differentiation that will allow to quantify the impact of mass and heat transfer owing to deformation, metamorphism, and magmatism on the evolution of the geothermal gradient from the Variscan to the present day. In particular, this quantification, will provide a test for end-member hypotheses regarding the sources of magmas (mantle versus crust) and their modes of transfer through the crust to the surface (percolation, diapirs, ductile veins, brittle dikes).

This project will benefit, for field work and analyses, from the credits obtained through the ANR GERESFAULT project. The target of Pontgibaud has been chosen because it is part of an exploration permit obtained by the private company, TLS Geothermics, partner of this project.

Required skills: Mapping, structural analysis, petrology, geochemistry, modeling.

Calendar

Before June 15th :

  • Contact advisors
  • Submit application to ADUM

June 15th :

  • Selections of applications for oral audition.

June 23-24-25 :

  • Audition and selection of applicants.

posted: 21 April 2020     Please mention EARTHWORKS when responding to this advertisement.