Academic literature on the topic 'Prospection géochimique'

L’or est un métal chimiquement peu mobile pouvant se concentrer dans les matériaux de surface, soit par accumulation relative dans les sites éluviaux, soit par accumulation absolue dans les placers alluviaux. Ces matériaux de surface peuvent être exploités traditionnellement par les orpailleurs ou par voie industrielle. C’est dire toute l’importance d’une bonne connaissance du cycle supergène de l’or pour l’élaboration de critère de prospection et l’amélioration des techniques de récupération. Le site de la présente étude, situé au Nord du Burkina Faso (Afrique de l’Ouest) est un gîte d’or alluvial, où nous avons effectué des études morphopédologique, minéralogique et géochimique. Ces investigations montrent que deux principales dynamiques sédimentaires ont généré le gîte : (i) une dynamique ancienne tracée par l’or grossier, les zircons grossiers, le quartz et les nodules ferrugineux centimétriques, (ii) une dynamique actuelle à subactuelle tracée par des sédiments plus fins argilo-sableux et sablo-argileux pauvres en or. Les marques de l’évolution morphodynamique du paysage affectent diversement les grains d’or, dont les études morphoscopique et chimique indiquent que ces particules, issues de plusieurs sources parentales, ont subi des cycles d’altération et de transport mécanique importants tendant à leur homogénéisation tant du point de vue morphologique que chimique.

L’intense altération géochimique, qui a affecté l’ensemble de la zone transcontinentale des boucliers pendant plusieurs millions d’années, a dissous partiellement la partie supérieure de la croûte continentale dont une partie des éléments résiduels (essentiellement du quartz) est aujourd’hui associée aux phases supergènes, issues de la reprécipitation à l’échelle régionale d’une partie du fer, de la silice et de l’aluminium parental. Il s’en suit la formation d’un manteau de débris parfois chapeauté par des cuirasses ferrugineuses, alumineuses ou manganésifères. Cette configuration implique une difficulté de traçage des signatures parentales des minéralisations primaires, la localisation et l’interprétation des anomalies géochimiques. En effet, les processus pédologiques et géomorphologiques, en occurrence le cuirassement, affectent l’expression de la localisation de ces anomalies. Le paysage de la zone d’étude, interprété et traduit en terme de susceptibilité à rendre d’éventuelles anomalies géochimiques, en d’autres termes du caractère résiduel ou transporté de celles-ci, donne quatre classes à potentiel de déplacement d’anomalie : (i) anomalie résiduelle, (ii) anomalie sub-résiduelle, (iii) anomalie déplacée, (iv) anomalie fortement déplacée et (ou) masquée. Une telle caractérisation et spatialisation de l’espace à prospecter constitue un support substantiel pour l’orientation des campagnes de prospections géochimiques. La cartographie des altérites doit se poser comme une composante essentielle des techniques modernes, novatrices d’exploration géochimique, qui créent le besoin croissant de mieux comprendre aussi bien la cuirasse transportée que la mesure suivant laquelle elle cache ou révèle des minéralisations en profondeur.

Dans l’Ouest du Burkina Faso ont été identifiés des sols développés sur des dolomies. L’absence d’étude pédologique antérieure dans la région, traitant de l’implication géochimique des roches dolomitiques sur les propriétés de ces sols, a conduit à la réalisation d’une étude morpho-pédologique. Celle-ci avait pour objectif d’évaluer l’impact des carbonates sur les caractéristiques morphologiques, physiques, chimiques et hydriques des sols en vue d’en dégager les potentialités. Cette prospection menée à partir de trois transects, partant chacun des trois principales collines dolomitiques de la région (Diounkan, Souroukoudinga et Samendéni) indique l’existence d’argiles de type 2/1. Ces argiles interviennent positivement dans la structuration des sols, la rétention de l’eau et des nutriments grâce à leur CEC élevée comprise entre 11 et 20 cmol(+).kg-1. On note, par ailleurs, un déséquilibre cationique entre Ca2+et Mg2+, car le ratio Ca2+/Mg2+>1 dans l’horizon organo-minéral, devient < 1 en profondeur, traduisant ainsi un excès de Mg2+ à ce niveau. Les rapports Mg2+/K+ et Ca2+/K+ parfois > 50 et le ratio K+/CEC < 0,05, indiquent une carence en K+. Par conséquent, le potassium pourrait constituer, avec le phosphore (< 5 mg.kg-1), les principaux facteurs limitant la productivité des sols. L’utilisation durable de ces sols exige un choix judicieux des types de cultures et un mode de fertilisation organo-minérale pour compenser les carences. Mots clés: Argiles, cations, antagonisme potassium-magnésium, fertilité du sol, roches dolomitiques. English Title: Morpho-pedological characteristics and agricultural potentialities of soils developed on dolomitic rocks in the Taoudeni basin in Burkina FasoIn western of Burkina Faso, soils developed on dolostones have been identified. Lack of previous soil study in the region, dealing with the geochemical implication of dolomitic rocks on the properties of these soils, led to the realization of a morpho-pedological study. The purpose of this study was to assess the impact of carbonates on the morphological, physical, chemical and water characteristics of the soils in order to identify their potential. This prospecting carried out starting from three transects, starting each from the three main dolomitic hills of the region (Diounkan, Souroukoudinga and Samendeni) indicates the existence of type 2/1 clays. These clays play a positive role in the structuring of soils, the retention of water and nutrients thanks to their high CEC between 11 and 20 cmol(+)kg-1. There is also a cationic imbalance between Ca2+ and Mg2+, because Ca2+/Mg2+ > 1 ratio in the organo-mineral horizon becomes < 1 from the median horizon, thus reflecting an excess of Mg2+ at this level. The Mg2+/K+ and Ca2+/K+ ratios sometimes > 50 and the K+/CEC ratio < 0.05 indicate a deficiency of K+. Consequently, potassium could constitute with phosphorus (<5 mg.kg-1) the main factors limiting the productivity of these soils. The sustainable use of these soils requires a judicious choice of crop types and an organo-mineral fertilization method to compensate for the deficiencies. Keywords: Clay, cations, potassium-magnesium antagonism, soil fertility, dolostones.

Une fouille préventive a été menée entre mai et juin 2018 sur le site de Gud Bahri, fortement menacé par l’expansion de la ville de Wuqro et le développement de nouvelles habitations dans sa partie nord. Six tranchées ont été ouvertes afin de vérifier la stratigraphie et la distribution horizontale des scories de fer identifiées en surface. Les tranchées 1, 3, 4 et 5 ont livré de grandes quantités de scories de fer, et les tranchées 2 et 6 ont permis d’identifier des murs qui suggèrent la présence d’un site résidentiel. La prospection et les analyses géochimiques montrent que le filon localisé à proximité du site pourrait avoir été la source de la production de fer. L’étude préliminaire des céramiques et les datations radiocarbone indiquent que le site a possiblement été occupé entre la période pré-aksumite et la période post-aksumite tardive.

L'exploitation du charbon dans le Nord-Pas-de-Calais (France) a engendré le dépôt d'importantes quantités de résidus miniers sous forme de terrils, essentiellement constitués de schistes houillers. Le lessivage de ces stériles par les eaux météoriques et l'oxydation des sulfures de fer contenus sont susceptibles de contribuer à l'enrichissement en sulfates et métaux associés de l'aquifère de la craie, principale ressource en eau de la région. Des analyses chimiques et isotopiques (S & C) ont été effectuées sur des prélèvements d'eau en amont et en aval hydraulique des sites d'étude ainsi que sur la fraction minérale des terrils. Afin de déterminer les modalités d'infiltration des eaux météoriques au sein des terrils, des prospections radio-magnétotelluriques, couplées à des mesures de perméabilité et de granularité ont été effectuées. Les analyses ont permis de mettre en évidence que le lessivage des terrils entraîne un flux d'ions sulfate et de carbone vers l'aquifère de la craie. L'approche géophysique a permis de mettre en évidence un phénomène d'infiltration des eaux météoriques. Elle a montré en outre l'existence de barrières de perméabilité en profondeur. Il apparaît donc que les eaux météoriques, lorsqu'elles s'infiltrent dans le terril, ne peuvent pénétrer à plus de quelques mètres de profondeur. L'existence de zones imperméables, en limitant l'infiltration des eaux en profondeur, limite également la quantité de sulfure potentiellement oxydable et donc la quantité de sulfates entraînée vers l'aquifère de la craie.

The primary objective of this study is a better understanding of the chemical evolution of the waters crossing the Cigar Lake (Saskatchewan, Canada) uranium ore deposit and, once described, to investigate the behavior of the lead and uranium isotopes and to test their use as guidelines in exploration. The underground waters around the Cigar Lake ore deposit were sampled by pumping bore holes or by air lifting. Isotopic analyses of U and Pb and chemical analyses of the major elements and of some trace elements (Ba, Ra, U) were completed. Based on these results, a model is proposed to explain the genesis and evolution of the waters and also to account for the water–minerals equilibria. The saturation indices of uraninite and coffinite were determined by way of oxidation–reduction potentials calculated on the basis of measured Fe contents. The waters saturated with these minerals, which are also the most reduced, are systematically located directly above or across the ore deposit. These saturation indices, as well as the calculated oxidation–reduction potentials, are good guidelines for hydrogeochemical exploration in the Cigar Lake orebody setting; however, they must be used only in a relative fashion. Furthermore, the 234U/238U disequilibrium measurements and the U concentration in the waters permit the recognition of waters having percolated through the mineralized zones (higher U concentrations, lower disequilibria). The nature of the mineralization is probably responsible for the coexistence of the two evolutionary trends within the mineralized zones; in the high-grade zones, the disequilibria are low, whereas in the zones of disseminated mineralization or in halos surrounding the orebody, the disequilibria are greater, reflecting the prevailing influence of selective dissolution of 234U in the zones where exchange surfaces between the mineral carrying U and the solution are more important. The measurement of Pb isotopic ratios in the waters also permits of a clear characterization of waters that have percolated through the ore deposit: in this case, the Pb isotopic ratios are enriched in radiogenic Pb. [Journal Translation]

Ce mémoire est consacré à l'analyse et à la cartographie automatique des données géochimiques multi-élémentaires de sédiment de ruisseau. Une méthode de traitement des données aussi sophistiquée soit-elle, peut se révéler inefficace si les mesures initiales sont contaminées par des erreurs de prélèvements ou instrumentales. Afin de résoudre ce problème une technique d'analyse de la qualité des teneurs détection et élimination des outliers , basée sur les valeurs écartées dans les distributions mono variables et sur la structure de la corrélation dans les distributions multi variables est présentée. Les teneurs de chaque prélèvement de sédiment de ruisseau intègre localement plusieurs causes de variabilité, dont une des plus importante est la surface du bassin amont. Une solution statistique, utilisant la variance de dispersion et la taille du bassin, pour faire la correction des teneurs, est présente. La cartographie a été réalisée à l'aide d'algorithmes et logiciel permettant des solutions automatiques pour le calcul des surfaces amonts, des contours et hachurage des bassins. A partir des résultats de la classification mono variable utilisant soit toutes les observations, soit après l'élimination des outliers furent calculés le dta et tas. Des cartes d'anomalies ont été établies. Une nouvelle approche a été adaptée à l'acp. Elle consiste en l'élimination des teneurs qui sont considérées non conformes avec la structure de corrélation des données (outliers). Cette nouvelle approche s'est avérée meilleure en ce qui concerne les variances expliquées et les associations géochimiques établies. Les cartes ont été tracées en utilisant les facteurs score de la première composante principale. Le filtrage et affinage des anomalies ont été utilisés à partir du codage des anomalies évaluées, en ce qui concerne aux données mono et multi variables. L'application de ces méthodes de traitement des données

L'optimisation d'une campagne de prospection géochimique nécessite la connaissance du contrôle géologique des minéralisations et l'utilisation des méthodes de traitement de données appropriées. Six méthodes de traitement mono- et multivariables ont été appliquées aux données de prospection géochimique sur sol de deux secteurs (Chergui-Bir et Ferfour) de la zone mercurielle nord-numidique. Dans le premier secteur, la minéralisation est typiquement mercurielle et dans le secteur de Ferfour il y a apparemment deux types de minéralisation : l'une polymétallique et l'autre mercuro-polymétallique. Le contrôle de la minéralisation par des failles de direction bien précise a été déterminé. Les méthodes de traitement des données utilisées sont: 1) l'analyse en composantes principales utilisée avec une nouvelle approche, 2) la classification monovariable selon la méthode Sinclair, mais à l'aide de nouveaux algorithmes permettant des solutions automatiques, 3) l'ACP sur les fonctions indicatrices, 4) la classification multivariable par la méthode du potentiel et qui a confirmé la présence des deux types de minéralisation, 5) la recherche des sources de dispersion par la méthode de la fonction cosinus et 6) le krigeage universel en utilisant uniquement les valeurs prises comme teneurs de fond géochimique selon la méthode de Lepeltier. Des cartes d'isoprobabilité (entre autres) ont été établies. Ces méthodes ont permis de mettre en évidence d'autres anomalies mercurielles en plus de celles déjà connues. Ceci témoigne de l'efficacité des méthodes utilisées

Au cours de ce travail, nous avons teste une methode de prospection lithogeochimique sur le district de bleida (maroc) ou sont exploites des amas sulfures cupriferes le long d'une paleomarge continentale du proterozoique superieur. Apres des tests preliminaires d'echantillonnage, de representativite et de pollution, plus de 2200 echantillons rocheux ont ete preleves et analyses par spectrometrie d'emission pour 34 elements majeurs et traces. Les donnees ont ete traitees a l'aide de methodes statistiques afin de definir les fonds, seuils et coupures d'anomalies. Des zonalites geochimiques ont ete mises en evidence a differents niveaux: zonalite marge continentale domaine oceanique, zonalite intra corps mineralise. . . Les halos geochimiques pour les elements accompagnateurs de la mineralisation peuvent s'etendre sur quelques centaines de metres autour des corps mineralises. Il apparait donc que la methode lithogeochimique peut etre utilisee pour trouver se nouveaux corps caches dans le cadre d'une prospection tactique

Etude sur un gisement uranifere du bassin permien de lodeve, des elements et gaz mis en solution et de la geochimie isotopique sur des especes carbonnees dissoutes pour mettre en evidence la relation spatiale existante entre l'amas mineralise et l'hydrogeochimie. L'air du sol preleve en subsurface de ce site est analyse, grace a l'helium, le co::(2) et le c::(13), l'origine et la migration sont ainsi determinees. Un outil de prospection peut etre developpe a partir du caractere hydrogeochimique de certaines nappes

Ce mémoire présente des méthodes d'utilisation des images SPOT et des nouvelles données qui en dérivent pour la prospection géochimique en rivière. Les images SPOT fournissent les cartes de référence. Le modèle numérique de terrain, une description complète des écoulements de surface et une classification de l'occupation des sols. Grâce à cette description des écoulements, on calcule automatiquement les paramètres morphologiques caractéristiques des bassins et de l'organisation du réseau avec un niveau de détail jamais atteint par les méthodes manuelles. L’organisation des écoulements dans un bassin dépend de la morphologie du terrain et on montre qu'elle influe sur les possibilités de mise en solution d'éléments chimiques. Cet afflux de données nouvelles rend indispensable une aide informatique amicale permettant d'utiliser efficacement le maximum de données. C’est cette aide que le logiciel SINGERI, développé dans le cadre de ce travail, vise à fournir. Le lecteur trouvera la description des données et des méthodes utilisées dans la première partie, la description des fonctionnalités du logiciel d'aide à l'interprétation réalisé dans la deuxième partie et l'application à la géochimie de Bédarieux dans la troisième partie

Les bassins Paléo- à Mésoproterozoiques (1750-1500 Ma) de l’Athabasca (Saskatchewan) et du Thelon (Nunavut), ainsi que le socle sous-jacent, présentent des gisements d’uranium de classe mondiale. Néanmoins, malgré son fort potentiel exploratoire, le bassin du Thelon, moins accessible, a été bien moins étudié à ce jour. La zone de Kiggavik, sur la bordure Est de ce bassin, a été intensément explorée par AREVA Resources Canada (ARC) jusqu’en 2016 ; elle abrite des minéralisations à uranium économiquement importantes, présentant un contrôle clair par la fracturation. Préciser la genèse, le contrôle structural et la chronologie de ces minéralisations est crucial pour comprendre le développement et la localisation de ces gisements, et par conséquent pour améliorer les stratégies d’exploration dans ce district. Ce travail de thèse se focalise sur l’étude du réseau complexe et polyphasé de fractures et de failles associé aux minéralisations à uranium dans la zone de Kiggavik. Il consiste en une étude multi-échelle intégrée combinant des analyses méso- à microstructurales sur le terrain et sur carottes de forages avec des analyses pétrologiques, géochimiques et géochronologiques. Les données géophysiques et géologiques sur le prospect de Contact récemment découvert, mais aussi celles provenant des autres gisements et prospects de la zone, ont permis de construire un modèle tectono-métallogénique multi-stade à l’échelle de la zone de Kiggavik. Nos résultats montrent que les failles majeures de directions ENE-WSW et NE-SW ont été préalablement formées durant les orogenèses Thelon-Taltson (2100-1900 Ma) et Trans-Hudson (1900-1800 Ma) ; ces failles ont été minéralisées en uranium à quatre stades : U0, U1, U2 et U3, chacun présentant des caractéristiques distincts en terme de fracturation, altération et minéralisation. La minéralisation U0 est interprétée comme étant d’origine magmatique, se déroulant à ~1830 Ma ; elle est liée à une micro-bréchification de la roche encaissante, qui présente une très faible altération. Cet événement tectonique s’est déroulé sous une contrainte encore mal contrainte, avec un raccourcissement de direction WSW-ENE. Cette minéralisation est suivie par un événement tectonique à ~1750 Ma qui a entrainé une forte bréchification siliceuse associée à une hématisation pervasive de la roche encaissante. Cette événement est antérieur au dépôt de la formation du Thelon et est d’origine magmatique-épithermale. Il a entrainé une silicification pervasive des failles précédemment formées, donnant naissance à la « Quartz Breccia » qui a compartimentalisé les événements de fracturation qui ont suivi, contrôlant les fluides minéralisateurs en agissant comme une barrière. Le stade de fracturation-minéralisation U0 et l’événement silicifiant reflètent l’importance des événements pré-Thelon en lien avec le magmatisme du groupe de Baker Lake, dans le contrôle de la fracturation et des circulations de fluides postérieures, et par conséquent de la localisation des minéralisations à uranium. U1, U2 et U3 sont postérieures au dépôt de la formation du Thelon : U1 et U2 sont deux minéralisations de type discordance, associées à des stades de fracturation qui se sont produit en réponse à un σ1 de direction WNW-ESE et σ3 de direction NNE-SSW; et à un σ1 de direction NE-SW et σ3 de direction NW-SE, respectivement. U1 et U2 se sont formées entre ~1500 et 1300 Ma et sont liées à la circulation de saumures diagénétiques porteuses d’uranium venant de la formation du Thelon. Postérieurement à U1 et U2, mais antérieurement à la mise en place des dykes de MacKenzie (1267 Ma), une contrainte extensive NE-SW a causé le décalage normal-dextre des corps minéralisés précédemment formés, via la réactivation de failles de directions NNW-SSE et E-W. Cet événement de fracturation a entrainé la circulation de fluides chauds, acides qui ont provoqué la désilicification et l’illitisation de la roche encaissante et à la déstabilisation des oxydes [...]
The Paleoproterozoic to Mesoproterozoic (1750–1500 Ma) Athabasca (Saskatchewan) and Thelon (Nunavut) basins, Canada, host world-class high-grade uranium deposits. However, while being prospective, the Thelon Basin has been much less accessible and studied to date. The Kiggavik area, on the eastern border of the Thelon Basin was intensively explored by AREVA Resources Canada (ARC) until 2016, and hosts significant fracture-controlled uranium resources. Understanding the genesis, structural controls and timing of the mineralization is crucial to better understand the development and location of these deposits, and therefore to improve exploration strategies in this uranium district. This work focuses on the study of the complex multiphase fault and fracture network associated with uranium mineralization in the Kiggavik area. It consists in an integrated and multiscale study combining meso- and microstructural analyses from field and drill cores with petrological, geochemical and geochronological analyses. Geophysical and geological data from the recently discovered Contact prospect as well as from other nearby deposits and prospects enabled us to decipher the tectono-metallogenic multi-stage model at the scale of the entire Kiggavik area. Our results show that the main ENE-WSW and NE-SW fault zones formed earlier during the Thelon and Trans-Hudsonian orogenies and were mineralized in four stages, U0, U1, U2, U3, with distinctive fracture, alteration and mineralization patterns. U0, inferred of magmatic origin, likely occurred at ca. 1830 Ma and is related to micro-brecciation and weak clay-alteration under a yet poorly constrained stress, likely a WSW-ENE shortening. This event is followed by intense quartz brecciation, iron oxidation and veining at ca. 1750 Ma. This silicifying event that predates deposition of the Thelon formation is of magmatic epithermal origin; it caused pervasive silicification of former fault zones, giving birth to the so-called Quartz Breccia that compartimentalized subsequent fracturing and behaved as a barrier for mineralizing fluids. Both the U0 mineralization and the subsequent silicifying events reflect the importance of pre-Thelon magmatic-related fracturing/fluid circulation events on controlling the future development and location of later unconformity-type uranium deposits. U1, U2 and U3 postdate deposition of the Thelon formation; U1 and U2 mineralization events are associated with two fracturing stages that occurred in response to a far-field stress that evolved from WNW-ESE σ1 and NNW-SSE σ3 to NE-SW σ1 and NW-SE σ3, respectively; both formed at ~1500-1300 Ma and are related to circulation of Thelon-derived U-bearing basinal brines. A post U1/U2, but pre-MacKenzie dikes, NE-SW oriented extensional stress caused the normal-dextral offset of the orebodies by reactivating NNW-SSE and E-W faults. This fracturing event triggered circulation of hot acidic fluids, desilicifying, illitizing and bleaching the host-rock, remobilizing and reprecipitating previous uranium stock. U3 is linked to uranium redistribution/reconcentration along redox fronts and occurred through weak reopening of the fracture network enhancing percolation of meteoric fluids at 500-300 Ma. Our study shows that unlike in the Athabasca Basin where uranium deposits are unconformity-related in type and where clay alteration halos are spatially and genetically associated to ore bodies, in the Kiggavik area (1) uranium deposits are of mixed type evolving from magmatic-related (U0) to unconformity-related (U1-U2), with a final perturbation by meteoric fluid percolation (U3), and (2) the strongest clay alteration event postdates the main stages of mineralization (U0 to U2). Our study also emphasizes the need of accurate structural analyses combined with petro-geochemical and geochronological studies to better constrain the genesis and the structural plumbing responsible for ore deposits formation and to help provide more [...]

Les formations gypsifères rencontrées dans le sous-sol des banlieues nord-est de Paris présentent une dissolution naturelle par les eaux souterraines en écoulement. Cette dissolution induit une perte de matière solide créant des vides souterrains qui peuvent entraîner des désordres en surface. Lors de cette dissolution, un flux de particules de gypse ou d’insolubles produites par érosion ou destructuration de la roche peut amplifier la croissance d’une cavité par rapport à la seule prise en compte de la solubilisation du gypse. Ce mémoire cherche principalement à quantifier expérimentalement la cinétique de dissolution et le flux particulaire des faciès de gypse se différenciant par leur texture, porosité et teneur en insolubles. Des échantillons représentatifs des formations gypseuses du Priabonien (Ludien) et du Lutétien du périmètre de reconnaissance du projet du Grand Paris Express ont été utilisés. La mesure de la conductivité électrique d’une solution d’eau pure ou d’eau courante jusqu’à sa saturation par un disque de gypse tournant et immergé a permis de déterminer les paramètres d'une loi cinétique de dissolution pour chaque échantillon. Les résultats ont été analysés en fonction de la solution initiale, la température ainsi que de la texture du faciès et de la rugosité développée lors de la dissolution. Du fait de cette rugosité, la dissolution est dominée par le transport diffusif dans la couche limite. Les valeurs du taux de dissolution effectif sont comprises entre 2 et 12 mg/m²/s et donc plus faibles que celles du taux de dissociation du gypse minéral. Ces valeurs varient avec la teneur en insolubles et leur répartition. Les plus faibles correspondent à des gypses matriciels avec un recouvrement des grains de gypse par les insolubles. Une pondération a été définie pour obtenir des valeurs représentatives des conditions in situ. Les rôles de l’érosion et du transport particulaire lié à la dissolution du gypse ont été déterminés par des expériences de lessivage contrôlé avec une collecte des particules libérées. Les flux particulaires mesurés sont peu importants composées très majoritairement d’insolubles sensibles à l’érosion. Une valeur sécuritaire du taux de récession a été définie à partir du taux de dissolution et de la teneur en insolubles et de leur répartition. Pour étendre ces résultats aux conditions in situ, l’influence de la composition initiale de l’eau souterraine et de la minéralogie des insolubles a été étudiée à partir de simulations géochimiques et validées avec les analyses d’eaux réalisées pendant les expériences de disques tournants. Ils ont été appliqués sur deux sites pour évaluer un taux de récession effectif à partir de la porosité et la teneur en insolubles, mesurées ou estimées d’un gypse naturel et de l’indice de saturation de l’eau souterraine déterminé à partir de son analyse chimique
The north-eastern suburbs of Paris are most prone to sinkhole development due to the natural dissolution of gypsum rocks in contact with groundwater flow. This dissolution induces a loss of solid material creating underground voids that can lead to surface disorders. A release of grains and their transport by the flow could very strongly increase the growth of the cavity compared to considering only the dissolution. Gypsum samples with different porosity and content of insoluble impurities were used to quantify experimentally the respective role of dissolution and particle transport processes in the formation of cavities in gypsum horizons. Rotating disk experiments allow us to determine the kinetic rate model parameters of each sample by measuring the electrical conductivity of a solution up to saturation. The results were analyzed according to the initial solution, the temperature as well as the texture of the facies and the roughness developed during dissolution. As a result of this roughness, dissolution is dominated by diffusive transport in the boundary layer. The effective dissolution rate values are found between 2 and 12 mg/m²/s, depend on the insoluble content and their distribution, and therefore lower than the dissociation rate of the gypsum mineral. The lowest values refer to the matrix textured gypsum with insoluble content that serves as coating for the gypsum grains. The impact of erosion and particle transport related to gypsum dissolution was determined by controlled leaching tests involving a collection of the released grains. For each gypsum facies tested, the particular flux is found low composed mostly of insoluble grains. The distribution of insoluble at the interface is found to have a large influence on the dissolution.To extend these results to in situ conditions, the influence of the groundwater composition and the mineralogy of the insoluble particles was studied from geochemical simulations and validated with water analyses during and at the end of the rotating disk experiments. These findings were applied on two sites to evaluate an effective recession rate using the measured or estimated porosity and insoluble content of a natural gypsum and the groundwater saturation index obtained from its chemical analysis

Les grands réaménagements urbains génèrent d’importants volumes de terres excavées, dont la valorisation est désormais possible si elles sont compatibles avec le fond pédo-géochimique du site receveur. Afin de faciliter cette valorisation, cette thèse s’intéresse à des méthodologies de traitement de données acquises à d'autres fins que la détermination du fond pédo-géochimique, afin de fournir un référentiel de qualité géochimique des sols urbains à l'échelle d'un quartier ou d'une ville. Les premiers tests montrent les limites des calculs statistiques, usuellement utilisés avec des données dédiées au fond pédo-géochimique du fait de leur sensibilité à la limite de quantification, à la loi de distribution ou encore au pourcentage d'anomalie. Le découpage du territoire en entités géographiques cohérentes à partir de la nature des sols et sous-sols et des pressions anthropiques (actuelles ou passées) permet la constitution de différents niveaux de fond suivant la qualité géochimique des sols, mais une des difficultés concerne le renseignement de l'ensemble des entités. La classification statistique des échantillons, même spatialisée, n'apporte, actuellement pas de résultats exploitables pour la gestion des terres excavées. Enfin, le filtrage géostatistique via un modèle linéaire de corégionalisation présente une alternative solide pour le filtrage des anomalies et l'estimation du fond à l'échelle d'un quartier
Large urban redevelopments generate large volumes of excavated soils whose reusability is now possible if they are compatible with the pedo-geochemical background of the receiving site. In order to facilitate this valorization, this thesis focuses on processing methodologies on data acquired for other purposes than the determination of the pedo-geochemical background, in order to provide a geochemical quality reference system for urban soils at the scale of one neighborhood or city. The first tests show the limits of the statistical stresholds, usually used with data dedicated to the pedo-geochemical background because of their sensitivity to the limit of quantification, to the distribution law or to the percentage of anomaly. The segmentation of the territory into coherent geographical entities based on the nature of the soil and subsoil and the anthropogenic pressures (current or past) allows the constitution of different geochemical background levels according to the geochemical quality of the soils, but one of the difficulties concerns the information of all entities. The statistical classification of the samples, even if spatialized, does not currently provide usable results for the management of the excavated earth. Lastly, geostatistical filtering via a linear model of coregionalisation provides a solid alternative for anomaly filtering and background estimation at a neighborhood scale

La croute océanique formée aux dorsales lentes a une composition hétérogène. Pour expliquer sa formation, il est nécessaire d’invoquer des processus d’interactions magma-roche. Afin de contraindre la contribution des processus de cristallisation et d’interaction magma-roche sur le budget géochimique et l’architecture de la croute océanique hétérogène, j’ai étudié deux séquences gabbroiques échantillonnées in situ à l’Atlantis Massif (AM, 30°N, Dorsale Médio-Atlantique, MAR) et l’Atlantis Bank (AB, 57°E, Dorsale Sud-Ouest Indienne, SWIR). J’ai effectué (i) une étude multi-échelle pétro-structurale et géochimique, combinée à une modélisation numérique, de gabbros primitifs forés à l’AM, et (ii) une étude pétrographique et géochimique de gabbros à olivines forés à l’AB. La croute océanique inférieure hétérogène échantillonnée au Site U1309 (AM) présente des troctolites riches en olivines (Ol-T). Elles se distinguent par des olivines partiellement dissoutes, relativement riches en Fo et en Ni, ainsi que par la co-précipitation de clinopyroxènes riches en Mg et de plagioclases. Ces caractéristiques suggèrent que les Ol-T sont le résultat de l’imprégnation d’un protolithe riche en olivines par un magma sous-saturé en olivine. Les profils géochimiques plats entre les minéraux adjacents suggèrent que la composition du protolithe a été modifiée par le magma entrant. Pourtant, le Ni, Li et Co montrent des compositions extrêmement variables à Mg# de l’olivine constant, ce qui suggère qu’ils préservent la signature géochimique du protolithe. La modélisation géochimique indique que ces variations sont héritées d’une hétérogénéité dans les harzburgites U1309. Les expériences en laboratoire ont démontré que la distribution de magma en milieux poreux est contrôlée par la composition modale de la roche percolée. La distribution hétérogène d’orthopyroxène dans le protolithe mantellique contrôle la quantité de magma entrant, et ainsi la quantité d’olivine dissoute, comme indiqué par les variations modales et compositionnelles observées dans les Ol-T à l’AM. La modélisation géochimique indique que la formation des Ol-T peut être expliquée par la percolation de magma et l’assimilation de 5% de protolithe mantellique. Une conséquence de ce processus de réaction est le décalage des compositions du magma à l’AM vers de cristallisation fractionnée apparentes à haute pression. Pourtant, aucune signature géochimique de haute pression n’est observée dans les MORBs à l’AM, alors qu’elles sont observées dans les MORBs d’une portion amagmatique de la SWIR (61°-67°E). La croute océanique à l’AB est faite de gabbros à olivines (75%) et de gabbros à oxides (20%), et par endroits intensément déformée. Les études préliminaires ont mis en évidence des textures indiquant l’assimilation de plagioclase par un magma d’imprégnation, ainsi que la cristallisation de clinopyroxène. Les gabbros à olivines montrent des compositions relativement évoluées. Des études précédentes des gabbros à olivines de l’AB ont montré que leur formation peut être attribuée à l’assimilation de la croute océanique par un magma saturé en clinopyroxène. Les études de l’AM et de l’AB révèlent des processus d’interactions magma-roche associés au transport de magma dans la croute océanique inférieure. Des caractéristiques texturales et géochimiques similaires ont été documentées à Kane (24°N, MAR) et dans les ophiolites Alpines-Apennines. Elles indiquent que les interactions magma-roche sont omniprésentes et contribuent à façonner la croute océanique inférieure aux dorsales lentes. L’étude de roches gabbroiques forées à Hess Deep suggèrent que les interactions magma-roche interviennent également aux dorsales rapides. Le transport réactif de magma dans la croute océanique joue un rôle majeur dans le processus de formation de la croute océanique dans son ensemble. Leur contribution dans la composition des MORBs est probablement contrôlée par la production de magma durant la remontée mantellique
At slow-spreading mid-ocean ridges the lower oceanic crust is extremely heterogeneous, and its formation must be related to some extents of melt-rock interactions. To constrain the relative contribution of crystallization processes and melt-rock interactions on the geochemical budget and architecture of the slow-spread oceanic crust, I investigated two gabbroic sequences sampled in situ at the Atlantis Massif (AM, 30°N, Mid-Atlantic Ridge, MAR) and the Atlantis Bank (AB, 32°S, 57°E, Southwest Indian Ridge, SWIR), where gabbros are exposed by long-lived detachment faults. I performed (i) a multi-scale petro-structural, geochemical and numerical modeling study of primitive gabbroic rocks drilled at the AM, and (ii) a petrographic and geochemical study of olivine gabbros recovered at the AB. AM was drilled during IODP Expeditions 304/305. The heterogeneous lower oceanic crust recovered at Site U1309 presents discrete intervals of olivine-rich troctolites (Ol-T). They are distinguished by partially dissolved olivines with relatively high Fo (86) and Ni contents (>2000 ppm), and they are characterized by the co-precipitation of high Mg# (86-88) clinopyroxene and plagioclase. These characteristics suggest that Ol-T result from impregnation of an olivine-rich protolith by a melt undersaturated in olivine. The flat geochemical profiles across olivine and adjacent minerals suggest that the composition of the protolith was modified by this impregnating melt. Yet, Ni, Li and Co display extremely variable compositions at constant olivine Mg#, suggesting that they retain the signature of the precursor material. Modeling indicates that these chemical variations are likely inherited from the U1309D harzburgites. Experiments show that the melt distribution and paths in a porous media is controlled by the mineral modes of the host rock. The heterogeneous distribution of orthopyroxene in the precursor harzburgitic mantle locally drives the abundance of impregnating melt, leading to different extents of olivine dissolution, as evidenced by variations in mineral modes and chemistry of the AM Ol-T. Geochemical modeling indicates that the melt percolation and assimilation of about 5% of a mantle protolith can explain the formation of the Ol-T. One consequence of this reactive process in Hole U1309D is the shift of melt compositions toward apparent high pressure fractionation. However, no high pressure chemical signature is observed in MORBs from the AM, while it is recorded in MORBs from the nearly amagmatic region along the SWIR (61°-67°E). AB was drilled during IODP Expedition 360. The recovered lower oceanic crust is dominated by olivine gabbros (75%) and oxide gabbros (20%). The section is in places intensively deformed. Shipboard studies have documented textures of plagioclase assimilation by an invading melt crystallizing clinopyroxene. Compositions of olivine gabbros reach relatively evolved signature (Yb = 3-10 x C1-chondrite; MORB Yb = 19). Previous studies on olivine gabbros from AB showed that their formation can be ascribed to assimilation of an oceanic crust by clinopyroxene-saturated trace element enriched melts. The study of AM and AB reveals melt-rock interactions and mineral assimilation associated to melt transport through the accreting lower oceanic crust. Similar textural and chemical features are observed at Kane (24°N, MAR) and in ophiolite complexes (e.g., Alpine and Appennine ophiolites). These evidences indicate that melt-rock interactions are probably ubiquitous, and contribute to shaping the slow-spread lower oceanic crust. The characterization of gabbroic rocks drilled at Hess Deep suggests that melt-rock interactions may take place also at fast-spreading ridge. Melt transport and associated mineral assimilation processes likely play a major role in the building of the oceanic crust overall. Their contribution to the formation of MORB is likely controlled by melt productivity in the upwelling mantle

Les grands réaménagements urbains génèrent d’importants volumes de terres excavées, dont la valorisation est désormais possible si elles sont compatibles avec le fond pédo-géochimique du site receveur. Afin de faciliter cette valorisation, cette thèse s’intéresse à des méthodologies de traitement de données acquises à d'autres fins que la détermination du fond pédo-géochimique, afin de fournir un référentiel de qualité géochimique des sols urbains à l'échelle d'un quartier ou d'une ville. Les premiers tests montrent les limites des calculs statistiques, usuellement utilisés avec des données dédiées au fond pédo-géochimique du fait de leur sensibilité à la limite de quantification, à la loi de distribution ou encore au pourcentage d'anomalie. Le découpage du territoire en entités géographiques cohérentes à partir de la nature des sols et sous-sols et des pressions anthropiques (actuelles ou passées) permet la constitution de différents niveaux de fond suivant la qualité géochimique des sols, mais une des difficultés concerne le renseignement de l'ensemble des entités. La classification statistique des échantillons, même spatialisée, n'apporte, actuellement pas de résultats exploitables pour la gestion des terres excavées. Enfin, le filtrage géostatistique via un modèle linéaire de corégionalisation présente une alternative solide pour le filtrage des anomalies et l'estimation du fond à l'échelle d'un quartier
Large urban redevelopments generate large volumes of excavated soils whose reusability is now possible if they are compatible with the pedo-geochemical background of the receiving site. In order to facilitate this valorization, this thesis focuses on processing methodologies on data acquired for other purposes than the determination of the pedo-geochemical background, in order to provide a geochemical quality reference system for urban soils at the scale of one neighborhood or city. The first tests show the limits of the statistical stresholds, usually used with data dedicated to the pedo-geochemical background because of their sensitivity to the limit of quantification, to the distribution law or to the percentage of anomaly. The segmentation of the territory into coherent geographical entities based on the nature of the soil and subsoil and the anthropogenic pressures (current or past) allows the constitution of different geochemical background levels according to the geochemical quality of the soils, but one of the difficulties concerns the information of all entities. The statistical classification of the samples, even if spatialized, does not currently provide usable results for the management of the excavated earth. Lastly, geostatistical filtering via a linear model of coregionalisation provides a solid alternative for anomaly filtering and background estimation at a neighborhood scale