CD Relations entre magmatisme-hydrothermalisme-déformation et mobilité en métaux rares dans un système transcrustal tardi-orogénique

CD Relationships between magmatism-hydrothermalism-deformation and mobility of rare metals in a late orogenic transcrustal system

• Auteur / Autrice : Johan santiago Ramirez briones
• Direction : Julien Mercadier, Christophe Ballouard
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Inscription en doctorat le 27/10/2024
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GeoRessources
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Ressources Minérales (Axe Matières Premières)

Mots clés

Mots clés libres

Pétrologie endogène

Granite

Lithium

Géochronologie

Géochimie

Métallogénie

Geochemistry

Endogenous petrology

Granite

Lithium

Metallogeny

Geochronology

Résumé

Au cours de leur évolution, les orogènes de collision sont communément le lieu d'un magmatisme et d'un hydrothermalisme prolongé et intense qui peut s'accompagner de la mise en place pulsatile de différents types de minéralisations en métaux rares comme Li, Ta, Nb, Be, Sn ou W au sein de la croûte supérieure. Ces minéralisations sont les résultats de transferts de matières (magmas et fluides) exacerbés le long de grande structures tectoniques et représentent des vitrines sur les conditions pression-température dans la croûte sous-jacente. Au premier ordre tous ces gisements de métaux rares se forment en lien avec la fusion partielle de la croûte. Cependant, au second ordre, les liens génétiques et temporels entre les processus de hautes températures s'opérant au sein de la croûte profonde et les minéralisations sont généralement occultés par le fait que ces dernières se mettent en place dans les niveaux crustaux supérieurs, jusqu'à plusieurs kilomètres de distance des niveaux où les magmas sont générés. Comprendre le cycle géochimique des métaux rares au sein des chaînes de montagne implique donc d'étudier leur comportement à travers différentes fenêtres structurales représentatives d'une croûte orogénique, depuis (i) la croûte ductile incluant les zones de fusion partielle (migmatites), (ii) les zones de transferts et d'accumulation de magmas (plutons et essaims filoniens) jusqu'à (iii) la croûte supérieure fragile sujette à la mise en place des minéralisations magmatiques et hydrothermales. Le présent sujet de doctorat vise à réconcilier les processus mobilisateurs et concentrateurs en métaux rares s'opérant à ces différentes profondeurs via l'étude pétro-géochimique et géochronologique des roches de deux zones clés représentant un continuum transcrustal au sein de l'orogène varisque. Celles-ci incluent (i) les migmatites et le complexe filonien de la section métamorphique des Sables d'Olonne : un segment de croûte profonde subcontinu faisant vitrine sur les zones de production, extraction et transfert des magmas durant la déformation ductile et (ii) le complexe plutonique-volcanique à métaux rares (Li-Ta-Nb-Sn±W-F) de Blond-Richemont : un laboratoire naturel d'étude des mobilités métalliques en relation avec le magmatisme, l'hydrothermalisme et la tectonique ductile-fragile dans la croûte supérieure. Ce sujet repose sur (i) une approche de terrain incluant un échantillonnage couplé à une analyse structurale, (ii) une caractérisation texturale fine avec des imageries et cartographies chimiques à différentes échelles (µXRF, µLIBS, MEB-EDS, EPMA), et (iii) des analyses élémentaires, géochronologiques (U-Pb, Rb-Sr, K-Ar) et isotopiques stables (O) et radiogéniques (Sr), majoritairement à haute résolution (LA-ICP-MS, SIMS) et aussi globales (e.g. K-Ar sur phyllosilicates) sur différents traceurs géochimiques (micas, apatite, zircon). Le ou la candidat(e) retenu(e), codirigé(e) par Christophe Ballouard et Julien Mercadier, évoluera au sein de l'équipe Géologie des Ressources Minérales du laboratoire GeoRessources (UMR7359) rattaché à l'Université de Lorraine en collaboration avec des experts thématiques. Dans le cadre du chantier Massif central du PEPR Sous-sol bien commun, le ou la doctorant(e) s'appuiera sur un réseau de spécialistes multidisciplinaires d'échelle nationale (GET, ISTO, BRGM). Les candidat(e)s intéressé(e)s sont invité(e)s à transmettre une lettre de motivation, un CV, deux lettres de recommandation (responsable de la filière de formation et tuteur de stage), leurs notes de master et un élément témoignant d'une initiation à la recherche (par exemple un résumé des activités scientifiques effectuées en laboratoire ou entreprise) à Christophe Ballouard ([e-mail]), Julien Mercadier ([e-mail]) et Geoffroy Séré ([e-mail]) avant le 31 mai 2024. Les candidat(e)s sélectionné(e)s seront auditionné(e)s à Nancy le 13 ou 14 juin 2024.

During their evolution, collisional orogens commonly witness prolonged and intense magmatism and hydrothermalism, which can lead to the pulsatile formation of various types of rare metal mineralizations such as Li, Ta, Nb, Be, Sn, or W within the upper crust. These mineralizations result from material transfers (magmas and fluids) intensified along major tectonic structures and serve as windows into the pressure-temperature conditions in the underlying crust. At the first order, all these rare metal deposits form in connection with partial crustal melting. However, at the second order, the genetic and temporal links between high-temperature processes occurring within the deep crust and mineralizations are generally obscured by the fact that the latter take place in the upper crustal levels, up to several kilometers away from the levels where magmas are generated. Understanding the geochemical cycle of rare metals within mountain belts thus requires studying their behavior through different structural windows representative of an orogenic crust, from (i) ductile crust including zones of partial melting (migmatites), (ii) magma transfer and accumulation zones (plutons and dyke swarms) to (iii) the fragile upper crust prone to the formation of magmatic and hydrothermal mineralizations. This doctoral subject aims to reconcile the mobilizing and concentrating processes of rare metals operating at these different depths through petrogeochemical and geochronological studies of rocks from two key zones representing a transcrustal continuum within the Variscan orogen. These include (i) migmatites and dyke complex of the metamorphic section of Les Sables d'Olonne: a sub-continuous deep crustal segment showcasing areas of magma production, extraction, and transfer during ductile deformation, and (ii) the rare metal plutonic-volcanic complex (Li-Ta-Nb-Sn±W-F) of Blond-Richemont: a natural laboratory for studying metal mobilities in relation to magmatism, hydrothermalism, and ductile-fragile tectonics in the upper crust (Annex 1). This subject relies on (i) a field approach including sampling coupled with structural analysis, (ii) fine textural characterization with imaging and chemical mapping at different scales (µXRF, µLIBS, SEM-EDS, EPMA), and (iii) elemental, geochronological (U-Pb, Rb-Sr, K-Ar), and stable (O) and radiogenic (Sr) isotopic analyses, mainly at high resolution (LA-ICP-MS, SIMS), and also bulk (e.g., K-Ar on phyllosilicates) on different geochemical tracers (micas, apatite, zircon). The selected candidate, co-supervised by Christophe Ballouard and Julien Mercadier, will work within the Mineral Resources Geology team of the GeoRessources laboratory (UMR7359) attached to the University of Lorraine in collaboration with thematic experts (Annex 2). As part of the program “PEPR Sous-sol bien Commun Massif central”, the doctoral student will rely on a network of multidisciplinary specialists at the national level (GET, ISTO, BRGM). Interested candidates are invited to submit a letter of motivation, a CV, two letters of recommendation (from the head of the master program and internship supervisor), their master's grades, and evidence of prior research experience (such as a summary of scientific activities conducted in a laboratory or industry) to Christophe Ballouard ([e-mail]), Julien Mercadier ([e-mail]) and Geoffroy Séré ([e-mail]) before May 31, 2024. Selected candidates will be interviewed in Nancy on June 13 or 14, 2024.