Nouvelle approche de mesures et analyses combinées XRF-XRD sur site pour la caractérisation géochimique, minéralogique et texturale : application à la verse de Nartau enrichie en arsenic, district aurifère de Salsigne, Aude (France)

A new approach to on-site cοmbined ΧRF-ΧRD measurements and analyses for geochemical, mineral and textural characterisation : applicatiοn to the arsenic-enriched Νartau deposit, Salsigne gold district, Aude (France)

• Auteur / Autrice : Barbara Maestracci
• Direction : Daniel Chateigner, Sylvain Delchini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 26/10/2023
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (Caen ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement co-accrédité : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuel Joussein
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Joussein, Nathalie Audebrand, Luca Lutterotti, Béate Oberger, Henry Pillière, Fabian Delorme
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Joussein, Nathalie Audebrand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cristallographie

Arsenic

Texture (cristallographie)

Mots clés libres

Analyses et mesures combinées

XRF-XRD

Après-mine

Combined analyses and measurements

Crystallographic texture

Nartau

Arsenic

Post-mining

Résumé

Les investigations menées dans le cadre de cette thèse dévoilent les défis auxquels la communauté scientifique est confrontée en raison de demandes croissantes de caractérisations d’échantillons géologiques directement sur site, notamment dans le domaine minier et post-minier. Les acteurs industriels réclament des analyses en temps réel pour alimenter divers processus décisionnels tels que l'exploration, le tri des matériaux et la surveillance sites pollués.Les instruments de laboratoire traditionnels se révèlent souvent inappropriés en raison des délais et des coûts liés à l'expédition et à la préparation des échantillons. Afin de relever ces défis, des technologies analytiques telles que la fluorescence X portable (pXRF) et la diffraction des rayons X portable (pXRD) ont été adaptées pour le déploiement sur le terrain. Ces techniques permettent des analyses rapides et économiques, mais elles présentent des limitations telles que la détection des éléments légers et l'analyse de matériaux complexes.Récemment, l'évolution des dispositifs portables a permis le couplage de l'analyse XRF et XRD (projet européen H2020 SOLSA), en une seule étape, comblant ainsi le fossé entre les analyses élémentaires et cristallographiques. Des instruments combinés XRF-XRD ont alors été développés pour l'acquisition rapide et conjointe (combinée) de données sur site ou en laboratoire. Les recherches menées dans le cadre de cette thèse ont donc porté sur la calibration et l'optimisation de ces instruments, l'importance de prendre en compte les textures cristallographiques lors d’analyses quantitatives, ainsi que l'application du concept d'analyses combinées XRF-XRD sur des échantillons réels provenant d'un site post-minier situé dans le sud de la France (Nartau, District aurifère de Salsigne). Des caractérisations cristallographiques et chimiques en laboratoire ont été utilisées comme données de références pour évaluer la cohérence des données acquises sur les prototypes combinés. Ces progrès ouvrent de nouvelles perspectives analytiques rapides et précises pour obtenir des informations chimiques et cristallographiques dans divers domaines d'application.

The investigations carried out in this thesis reveal the challenges facing the scientific community as a result of increasing demands for characterization of geological samples directly on site, particularly in the mining and post-mining sectors. Industrial players are calling for real-time analysis to feed decision-making processes such as exploration, materials sorting and monitoring of polluted sites.Traditional laboratory instruments often prove inadequate due to the time and cost involved in shipping and sample preparation. To meet these challenges, analytical technologies such as portable X-ray fluorescence (pXRF) and portable X-ray diffraction (pXRD) have been adapted for deployment in the field. These techniques enable rapid and cost-effective analysis, but have limitations such as the detection of light elements and the analysis of complex materials.Recently, the development of portable devices has enabled XRF and XRD analysis to be coupled in a single step (European H2020 SOLSA project), bridging the gap between elemental and crystallographic analysis. Combined XRF-XRD instruments were then developed for rapid, joint (combined) data acquisition on site or in the laboratory. The research carried out in this work therefore focuses on the calibration and optimization of these instruments, the importance of taking crystallographic textures into account during quantitative analyses, and the application of the concept of combined XRF-XRD analyses on real samples from a post-mining site in southern France (Nartau, Salsigne gold district). Laboratory crystallographic and chemical characterizations were used as reference data to assess the consistency of the data acquired on the combined prototypes. These advances open up new, rapid and precise analytical prospects for obtaining chemical and crystallographic information in a variety of application fields.