Thèse en cours

Marqueurs géochimiques et microbiologiques associés à la présence d'H2 naturel dans le sous-sol.

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Auteur / Autrice : Jean de la paix Izerumugaba
Direction : Anthony Ranchou-peyruseAnne Battani
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Géosciences
Date : Inscription en doctorat le 18/10/2022
Etablissement(s) : Pau
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de Physico-chimie pour l'Environnement et les Matériaux

Résumé

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Les travaux qui seront réalisés dans ce projet ont pour but de préciser les caractéristiques biogéochimiques d'un environnement naturel riche en H2, et d'identifier les marqueurs pertinents associés à sa présence. Une méthodologie pluridisciplinaire innovante est mise au point, combinant des approches méta-omiques, culturales et géochimiques, et conduira à la caractérisation très complète de cet environnement. Ce travail s'appuiera sur des outils géochimiques avancés pour caractériser l'hydrogéochimie des sites étudiés et préciser le rôle des réseaux hydrogéologiques dans la genèse et la migration d'hydrogène. A partir de l'échantillonnage de sources d'eau sélectionnées sur la base d'une étude hydrogéologique en cours de réalisation par Engie/Storengy, les traceurs isotopiques classiques, tels que 18O, 2H, 3H et 14C, seront utilisés pour déterminer l'origine et le temps de résidence des eaux. Les paramètres physico-chimiques (température, salinité,…) et la composition en éléments majeurs et traces de ces sources permettront de contraindre des calculs d'interactions eau-roches, et de préciser les lithologies rencontrées par les circulations. A ces résultats seront confrontées les données compositionnelles et isotopiques en gaz rares dissous (He, Ne, Ar, Kr, Xe). Les mesures des gaz rares, inertes chimiquement, permettront d'avoir des informations sur l'origine de ces gaz et de quantifier les différentes composantes potentielles. Une datation obtenue par l'analyse des gaz rares radiogéniques 4He et 40Ar sera effectuée, et mise en regard des temps de résidence estimés par isotopie classique. Les concentrations des gaz rares en solution, dépendant des conditions physico-chimiques in situ, apporteront également des informations sur les différents processus qui ont affectés les eaux. Enfin, la composition et l'isotopie des gaz majeurs dissous dans les échantillons d'eau (H2, CH4, N2) seront mesurées. L'association et l'origine de ces gaz seront discutées au regard de l'étude hydrogéologique et des résultats géochimiques et biologiques fournis par les autres tâches de la chaire. Une comparaison des signatures obtenues avec celles d'eaux et gaz issus d'autres systèmes intra-cratoniques producteurs d'H2, comme celui du Kansas par exemple, sera réalisée, et permettra de mettre en évidence les potentiels traits communs. Selon les premiers résultats, nous envisageons de compléter ces analyses menées in situ par une étude expérimentale dans laquelle la phase gazeuse et la composition des communautés microbiennes seraient entièrement contrôlées et suivies au cours du temps; ce qui permettrait de renforcer nos connaissances sur les phénomènes biogéochimiques associées.