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GéoRessources (Nancy)

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Most widely held works by GéoRessources (Nancy)
Modélisation thermo-hydrodynamique d'un réservoir minier profond ennoyé : le cas du Bassin Houiller Lorrain by Guillaume Reichart( )

1 edition published in 2015 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Depuis 2006, l'arrêt des pompages d'exhaure dans le Bassin Houiller Lorrain (France) a conduit à l'ennoyage des travaux miniers abandonnés, avec pour conséquence la mise en place d'un nouvel équilibre hydrodynamique régional. De récentes recherches portant sur l'exploitation de la chaleur des réservoirs ennoyés ont suscité de nouvelles interrogations, auxquelles nous nous sommes proposé de répondre. Notre travail avait pour objectif de chercher à comprendre le comportement thermo-hydrodynamique de l'eau de mine au sein d'un système en cours d'ennoyage ou récemment ennoyé. Dans un premier temps, les contextes géographique, géologique et hydrogéologique du Bassin Houiller Lorrain ont fait l'objet d'une synthèse, et une zone d'étude a été choisie. Dans un second temps, des profils de température et de conductivité électrique, complétés par des jaugeages, ont été mesurés dans d'anciens puits de mine du Bassin Houiller Lorrain, offrant une meilleure compréhension du comportement de l'eau à l'échelle d'un ouvrage profond. À partir de l'analyse de ces données, un modèle thermo-hydrodynamique et des simulations numériques ont pu être réalisés à cette échelle. Les résultats permettent d'expliquer les phénomènes observés. Leur stabilité est également étudiée. Dans un troisième temps, un modèle spatialisé maillé a été construit pour aborder la problématique du comportement hydrodynamique d'un réservoir minier entier. La montée de l'eau observée a été correctement reproduite ; le modèle peut par ailleurs être utilisé de façon prédictive pour la période suivant l'ennoyage. Plusieurs outils ont été testés, améliorés ou développés afin de faciliter l'étude des réservoirs ennoyés, notamment concernant l'homogénéisation tridimensionnelle des conductivités hydrauliques et le couplage d'un modèle spatialisé maillé avec un réseau de drains-conduits
La genèse des gisements de type roll front dans le bassin d'Erlian, Chine by Christophe Bonnetti( )

1 edition published in 2013 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

The Erlian Basin located in NE China developed during the late Mesozoic continental extension in eastern Asia. This basin lies on a basement corresponding to the eastern part of the Central Asia Orogenic Belt. Indosinian magmatism (236.8±5.8 Ma) is widely represented by high-K calcalkaline granites derived from an enriched mantle (low 143Nd/144Ndi; negative epsilon Nd(t)) and correspond to major U sources. Braided fluvial systems of post-rift sediments of the Erlian Basin correspond to favorable sedimentary conditions for the genesis of permeable and reduced sandstones. Post-rift sediments contain significant synsedimentary U concentrations, mainly adsorbed on clay minerals. These pre-concentrations are redistributed in situ, during the diagenetic evolution, and mineralized as coffinite and pitchblende replacing pyrite or pyritized OM (e.g. Nuheting). The OM occurring within these sediments is mainly terrigenous and corresponds to kerogens of type IV, thermally immature. Finally, the roll front-type Bayinwula deposit is characterized by a biogenic model involving reactions between OM, U-rich Fe/Ti oxides and sulfate-reducing bacteria. In the pyrite zone, the OM is degraded by bacteria and replaced by pyrite. H2S production contributes in the dissolution of Fe/Ti oxides that are progressively epigenized into pyrite, characterized by strongly negative values of delta 34S. U concentrations from Fe/Ti oxides and OM are liberated and can be leached by oxygenated groundwater. H2S creates a reducing barrier contributing in the reduction of uranium that precipitates at the redox front as coffinite and ningyoite
Cycle de l'uranium et évolution tectono-métamorphique de la ceinture orogénique Pan-Africaine du Lufilien (Zambie) by Aurélien Eglinger( )

1 edition published in 2013 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

L'uranium, élément lithophile et incompatible, peut être utilisé en traceur géochimique pour discuter des différents modèles de formation et d'évolution de la croûte continentale. Ce travail de thèse, ciblé sur la ceinture Pan-Africaine du Lufilien en Zambie, caractérise le cycle de l'U et les minéralisations d'U pour ce segment de croûte continentale. Les séries silicoclastiques/évaporitiques de la ceinture du Lufilien, encaissant les minéralisations d'U, se sont déposées en contexte de rift (bassin du Roan) lors de la dislocation du supercontinent Rodinia au Néoprotérozoïque inférieur. Les âges U-Pb des grains de zircon détritique de ces séries métasédimentaires soulignent une source principalement Paléoprotérozoïque. Ces mêmes grains de zircon présentent des signatures isotopiques epsilonHf inférieures au CHUR (entre 0 et -15) et des âges modèles TDM Hf, compris entre ~2.9 et 2.5 Ga. Ces données suggèrent donc la formation d'une croûte continentale précoce, et donc une extraction mantellique de l'U dès la fin de l'Archéen puis une remobilisation par déformation et métamorphisme au cours du Protérozoïque. L'U aurait donc été remobilisé et re-concentré au cours d'orogenèses successives jusqu'au cycle Pan-Africain. Durant ce cycle Pan-Africain, la datation U-Pb et la signature REY (REE et Yttrium) des cristaux d'uraninite caractérisent un premier évènement minéralisateur, daté vers 650 Ma, associé à la circulation de fluides de bassin expulsés des évaporites du Roan, circulant à l'interface socle/couverture, dans ce contexte de rift continental. Un second événement minéralisateur, daté vers 530 Ma et contemporain du pic métamorphique, est assuré par des fluides métamorphiques issus de la dissolution des évaporites, en contexte de subduction/accrétion continentale. Quelques remobilisations tardives de l'U sont observées lors de l'exhumation des roches métamorphiques
Modélisation des phénomènes thermo-hydrauliques dans des réservoirs fracturés sur des maillages non structurés : application au réservoir géothermique de Basse-Terre, Guadeloupe by Margaux Raguenel( )

1 edition published in 2019 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

The quantification of natural geological resources (oil, gas, water, ore deposits, geothermal energy, etc) calls for a precise understanding and description of the geological heterogeneities and physical and chemical processes that influence their formation, their settings, their preservation and their recovery. In order to understand the physical behavior of subsurface reservoirs, 2D, 3D and 4D geological models must be developed as basis for numerical simulations. A numerical model needs the integration and homogenization of various and multi-scale data. This implies hypothesis, choices and simplifications to represent the complexity of geological objects and physical processes with a limited number of parameters. In the case of high temperature geothermal studies, one must face both the geometric and structural complexity of volcanic environments and the resolution of coupled physical processes. This calls for the use of several developments made in different research domains, with different tools. However, interoperability between all these theoretical and numerical tools remains a challenge. This work tackles this issue by preserving the geometrical complexity of geological models thanks to unstructured grids and tools which allows realistic physical simulations. New strategies are proposed to preserve the geological characteristics of the model, by honoring field data and the organization of geological structures during physical simulations. Several tools have been developed to identify and represent these structures that play a fundamental role in physical processes, such as layers, faults or model boundaries. An adapted numerical representation (allowed by the RINGMesh library which focuses on using geological concepts in the model description) preserves these elements from the geomodeler (SKUA-GocadTM) to the physical simulator (CSMP++). These tools are part of an integrated workflow, going from geological modeling to physical simulations, i.e. from geometrical characterization of the main geological structures to the quantification of reservoir resources. The developed methodologies are first benchmarked with analytical solutions and applied on synthetic cases. They have then been used in a case study to understand the evolution of thermo-hydraulic processes in the geothermal reservoir of Basse-Terre, Guadeloupe (in the frame of the GEOTREF project). A first study has been led in 2D to assess the physical realism of three possible geological scenarios designed in regard of the available field data, such as temperature profiles and MT survey. This study reproduces the observed temperature profiles in two of the studied scenarios and seems to exclude the hypothesis of strong lateral heat transfers at the island scale. A second study has then been realized in 3D, using a progressive model complexification approach to test the impact of heterogeneities on the global physical behavior of the reservoir. It appears that the thermal behavior of the designed model is mainly influenced by the topography of the area, rather than the introduction of permeable heterogeneities, such as fault corridors. However, impermeable features such as sliding surfaces have not been added and a major uncertainty about the heat source position, shape and size remains and could be further studied. These works have allowed (1) to build of a numerical environment that facilitates the tests regarding the impact of geological heterogeneities on the physical behavior of reservoirs, (2) to open the path toward a better understanding and characterization of the thermo-hydraulic behavior of a geothermal reservoir, and especially toward the quantification of the influence of the geometry and connectivity of heterogeneities on physical processes
Prise en compte de la complexité géométrique des modèles structuraux dans des méthodes de maillage fondées sur le diagramme de Voronoï by Jeanne Pellerin( )

1 edition published in 2014 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Selon la méthode utilisée pour construire un modèle structural en trois dimensions et selon l'application à laquelle il est destiné, son maillage, en d'autres termes sa représentation informatique, doit être adapté afin de respecter des critères de type, de nombre et de qualité de ses éléments. Les méthodes de maillage développées dans d'autres domaines que la géomodélisation ne permettent pas de modifier le modèle d'entrée. Ceci est souhaitable en géomodélisation afin de mieux contrôler le nombre d'éléments du maillage et leur qualité. L'objectif de cette thèse est de développer des méthodes de maillage permettant de remplir ces objectifs afin de gérer la complexité géométrique des modèles structuraux définis par frontières. Premièrement, une analyse des sources de complexité géométrique dans ces modèles est proposée. Les mesures développées constituent une première étape dans la définition d'outils permettant la comparaison objective de différents modèles et aident à caractériser précisément les zones plus compliquées à mailler dans un modèle. Ensuite, des méthodes originales de remaillage surfacique et de maillage volumique fondées sur l'utilisation des diagrammes de Voronoï sont proposées. Les fondements de ces deux méthodes sont identiques : (1) une optimisation de type Voronoï barycentrique est utilisée pour globalement obtenir un nombre contrôlé d'éléments de bonne qualité et (2) des considérations combinatoires permettant de construire localement le maillage final, éventuellement en modifiant le modèle initial. La méthode de remaillage surfacique est automatique et permet de simplifier un modèle à une résolution donnée. L'originalité de la méthode de maillage volumique est que les éléments générés sont de types différents. Des prismes et pyramides sont utilisés pour remplir les zones très fines du modèle, tandis que le reste du modèle est rempli avec des tétraèdres
Modélisation d'objets sédimentaires par des surfaces paramétriques et application à l'analyse d'image by Jérémy Ruiu( )

1 edition published in 2015 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Most clastic deposits consist in geometric arrangements of several structures. The purpose of this work is to provide a volumetric representation of these objects in order to reproduce the high heterogeneity of the sedimentary deposits. These models are constructed to be flexible and compact in order to model the sedimentary formations at different scales. The sedimentary models are defined by a boundary representation ; each boundary is defined by a deformable parametric surface. The proposed parametrization is the Non Uniform Rational B-Spline (NURBS). Each elementary shape is controlled by deformation rules and has connection constraints with associated objects, in order to maintain the geometry and the consistency through editing. Sedimentary structure models are applied to channel simulation and to the construction of the related structures such as point bars. These structures are then used as framework for petrophysical property simulations. The models are also applied to semi-automatically interpret geological images by adapting classical shape extraction methods. This approach is applied on satellite pictures showing alluvial channels and some preliminary results on 3D seismic time slices are also presented
Étude des interactions entre les particules fines dans les suspensions concentrées pour améliorer la valorisation de minerais complexes durable by Olga Chernoburova( )

1 edition published in 2018 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les suspensions minérales de particules fines sont connues pour leur comportement non-Newtonien pendant l'écoulement. Les interactions particule-particule dans de tels systèmes (c'est-à-dire, suspensions minérales) ne sont pas limitées au contact physique, e.g. collision et frottement. La capacité des minéraux de développer une charge dans l'environnement aqueux justifie des comportements différents des systèmes similaires de première vue. C'est à dire qu'étant caractérisées avec la même fraction volumétrique, composition chimique et granulométrie des solides et densité de dispersant, deux suspensions peuvent montrer un comportement rhéologique différent en raison de la chimie de la solution. Dans ce cas, la composition ionique du dispersant définira la charge des particules, et donc le degré d'agglomération/dispersion dans la suspension. Les argiles phyllosilicates sont connues pour être particulièrement problématiques dans les processus de valorisation des minéraux. L'origine de ces minéraux phyllosilicates implique leur inhomogénéité chimique spatiale, ce qui signifie que le bord et la face de la particule montrent des propriétés chimiques et physiques différentes. La présence de tels minéraux dans les dispositifs d'agitation (réservoirs d'agitation, cellules de flottation) est souvent caractérisée par la coexistence de volumes de suspension stagnants et agités, ce qui a un impact négatif sur l'efficacité de l'agitation. Dans ce travail, les suspensions aqueuses diluées de Na-bentonite ont été examinées par vélocimétrie par imagerie par résonance magnétique afin d'étudier l'influence du pH et du type d'électrolyte monovalent sur leur comportement rhéologique local. Les résultats ont montré que les suspensions contenant 0,1% de solide en volume peuvent présenter une bande de cisaillement, une localisation de cisaillement ou aucun phénomène local en fonction de la chimie du milieu de suspension. Il a été suggéré que l'existence d'une «master curve» (ou courbe d'écoulement globale) pour les suspensions diluées dépendait de l'organisation des particules de bentonite dans la suspension, cette organisation est influencée par la chimie de solution et l'historique des contraintes précédentes. Dans l'étape suivante, une seconde et troisieme phases minérales (hématite et quartz) ont été ajoutées dans la matrice de bentonite. L'intérêt dans tels systèmes est lié au comportement sous écoulement des matrices formées avec des types de contacts différents entre particules. Les types de contacts établis dans les suspensions avec une chimie différente du milieu ont été discutés, ainsi que leurs propriétés d'écoulement
Mobilisation et transfert des composés aromatiques polycycliques (HAP et CAP polaires) dans les sols historiquement contaminés par des goudrons de houille : expérimentations au laboratoire et in situ by Marine Boulangé( )

1 edition published in 2017 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

In industrial countries, many sites have been diagnosed polluted by polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). In addition to the regulated 16 US-EPA PAHs, other polycyclic aromatic compounds (PACs), especially polar PACs (oxygenated and nitrogenated) occur. They come from the same sources as PAHs but they may also be formed due to PAH degradation under biotic or abiotic processes (natural attenuation or remediation treatment). These PACs, more polar than the 16 US-EPA PAHs, are more soluble in water, resulting in a potentially increased mobility in soils and a higher risk for Humans and Environment. Thus, there is a need to increase our knowledge on polar PAC mobility in soils and their transfer to the groundwater. Combining laboratory and in situ works, this project aimed at identifying the mechanisms involved in the release and transfer mode of polar PACs in soils compared to the 16 US-EPA PAHs. Our works confirm a preferential release of polar PACs compared with PAHs. Polar PACs and low molecular weight PAHs (LMW-PAHs) are mainly released according to a coal tar dissolution mechanism (Raoult law). While satisfactory predictions are obtained for polar PAC release when the pollution is “fresh”, availability is a major parameter that needs to be taken into account for historical contamination impacted by aging. Indeed, whatever the leaching conditions (static-batch and dynamic-column), the PAC concentration in water is highly dependent on the availability level of the pollution. In addition, for a high level of PAC availability, the other parameters studied in the project (ionic strength and temperature) have a limited impact on the PAC release whereas at low availability level, these parameters can show a greater influence. Moreover, the PAC release in association with colloids seems limited for polar PACs but dominating for high molecular weight PAHs (HMW-PAHs), especially under low ionic strength conditions. Leaching tests performed on a lysimeter column (2 m3) filled with a contaminated soil in the 2/3 upper part and with a non-contaminated soil in the 1/3 lower part, both soils being sampled on a former coking plant site, confirm a release of PACs according to a coal tar dissolution mechanism although PAC concentrations are widely lower compared to those predicted by the Raoult law. Whatever the experimental scale studied (batch, laboratory or lysimeter column), a clear influence of the biological compartment has been evidenced. Once the PAHs and polar PACs are dissolved into water, they are highly biodegraded. No by-products - especially oxygenated PACs - were detected
Comportement des ouvrages soumis à des tassements différentiels : Prise en compte des incertitudes by Elio El Kahi( )

1 edition published in 2020 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

L'objectif de cette thèse est d'étudier le comportement des structures soumises à un tassement différentiel, en prenant en compte différentes sources d'incertitudes. Les mouvements de terrain peuvent avoir différentes «sources» (origines), telles que l'influence d'excavations à proximité (tunnels) et la présence de vides souterrains (affaissement minier, fontis, etc.). Ces sources induiront le tassement du sol et son déplacement. Le tassement du sol produit par les mouvements du sol affectera la structure, ce qui provoquera le mouvement de la structure et ses dommages éventuels. Cette thèse, présentée sous forme d'articles, a pour objectif d'évaluer l'influence des incertitudes sur la base d'approches analytique, numérique et expérimentale. Dans un premier temps, cette étude commence par développer un modèle analytique pour étudier l'effet de certaines variabilités / incertitudes importantes (forme de déformation du profil du sol, comportement du sol (élastique / élastoplastique), variabilité de la rigidité du bâtiment, etc.). Ensuite, un modèle numérique est développé afin de confirmer certains résultats particuliers donnés par le modèle analytique. Enfin, un modèle expérimental est dédié à la caractérisation d'une incertitude importante en particulier, la variabilité de la rigidité de la structure, et à l'étude de son influence sur le taux de transmission du mouvement du sol. Les principaux résultats sont l'évaluation des intervalles de confiance prenant en compte l'effet de ces incertitudes sur la réponse de la structure affectant le phénomène d'interaction sol-structure (ISS), ainsi que la mise au point d'une méthodologie permettant de quantifier l'impact des incertitudes sur l'estimation du taux de transmission
Mineralization of Nickel in saprolitic ore of New Caledonia : Dynamics of metal transfer and modeling of coupled geochemical and hydrodynamic processes by Andrey Myagkiy( )

1 edition published in 2017 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

New Caledonia hosts significant lateritic nickel reserves, and presently became the fifth largest Ni producer in the world. These deposits are generally thought to be closely as- sociated with the intense chemical and mechanical weathering of peridotite bedrock that is a principal source of nickel. Thus, the main ore genesis model for Ni ores in New Caledonia is based on a single per descensum model where most elements (Mg, Ni, and Si) are leached from the surface, particularly, during lateritic soil development. Nickel is then concentrated either in the fine-grained laterite where goethite is the main Ni bearer, the so-called 'lateritic ore', or below the laterites, in the saprolite level, where nickel occurs as goethite and several types of Mg-Ni silicates, in particular kerolite. Recent mineralogical and structural observations together with mining data have revealed a lot of different types of heterogeneities associated with the distribution and mineralogy of Ni bearing minerals. Therefore, in depth investigations of Ni mobility, its retardation processes along with its governing chemical and hydrodynamic parameters are of big importance for understanding and subsequent prediction of Ni distribution in profiles of New Caledonia. Such an investigation is an objective of the present work. The concept is based on the development of i) a powerful 1D model with particular emphasis on Ni geochemical behavior during ophiolite weathering, its comparison with in situ observations, and detailed understanding of trace elements mobility, and ii) 2D hydro-geochemical model coupled with complex hydrodynamics, that would additionally provide new insight into the structural control on Ni redistribution and mineralization. While the 1D simulations provide a remarkable result for understanding the chemical features that drive Ni retention processes in a profile, 2D model appears to be a powerful tool for understanding how local Ni-enrichments may form. The results of this model show the reactivation of Ni from upper horizons and its concentration in neo-formed silicates in bottom of the saprolite. The reactivated Ni comes mostly from the saprolite horizon due to the redissolution of previously formed Ni-bearing silicates and still persisting in this olivine zone. Modeling has revealed minor contribution of the laterite horizon (Ni-oxi-hydroxides) into the Ni remobilization. The lateral infiltration of water with remobilized Ni from areas such as topographic highs to downstream slope areas leads to the formation of richest deposits in this lower part of profile. The manner of redistribution is fully governed by the topographic slopes, orientation and position of the fractures. Presented models appear to be of importance in attempt of explanation of Ni mineralization processes, revealing the main keys to understanding the control of trace elements mobility in ultramafic environment. The latter gives new insights into the Ni distribution in present day profiles and, therefore, may greatly help in mineral prospecting and forecasting the distribution of future resources
Les systèmes métallogéniques hydrothermaux à tungstène et métaux rares (Nb-Ta-Li-Sn) de la période Jurassique-Crétacé au sud de la province de Jiangxi (Chine) by Hélène Legros( )

1 edition published in 2017 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Tungsten is defined as a “critical mineral resource” by the European Commission. The Jiangxi province, located in the southeastern part of China, in the Cathaysia block, represents 90% of the Chinese tungsten resources. This work is based on the study of the Maoping and Piaotang W-Sn hydrothermal deposits located in the Dayu district (southern Jiangxi). This thesis managed to (i) develop mineralogical and petrological tracers of ore-forming processes through detailed paragenetic sequences and geochemistry of Li-micas and shows that multiple overlapping fluids associated to several and distinct rare-metal mineralizing stages, (ii) distinguish by fluid inclusions studies that peraluminous magmatic differentiation and mixing processes are the only prequisite for the formation of these giant deposits, and (iii) develop dating approaches associated to these systems to demonstrate that the W mineralization formed at ca. 160 Ma, prior to most ages obtained on gangue minerals in the area, defining a major resetting of isotopic systems due to multiple fluid circulations around 150-155 Ma. Moreover, post-“silicate-oxide” stages have been defined for the first time and reveal the implication of peralkaline new fluid sources involved in the precipitation of Nb-Ta-Y-REE minerals at ca. 130 Ma. In the light of these results, this thesis gives new developments for in situ direct dating of ore-bearing minerals such as columbo-tantalite
Relations spatiales et génétiques entre uranium, sulfures et matières organiques : application aux shales et schistes noirs by Andreï Lecomte( )

1 edition published in 2014 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

In many metallic deposits, especially in sedimentary context and particularly in black shales, spatial or genetic relationships are described between organic matter and metals. Several black shales/schists affected by increasing thermo barometric conditions were selected to study the behavior and fate of uranium from sedimentation to high grade metamorphism. In shallow buried cambro ordovician Alum Shales (Sweden), uranium is dispersed and is not detectable as a particular mineralogical expression. Thermal maturation of the Alum Shales and hydrocarbon generation did not cause any identifiable remobilization of primary concentration, since migrated hydrocarbons did not carry uranium. In contrast, greenschist facies metamorphism associated with the Caledonian orogeny resulted in a re expression of uranium mineralization as uraninite or urano titanate crystals, which may evolve into U Ti Zr Y phospho silicates. In the case of Talvivaara, amphibolite facies metamorphism caused remobilization of synsedimentary uranium and synmetamorphic crystallization, during Svecofennian orogeny at 1880 1870 Ma, of uraninite crystals that are frequently included in carbonaceous nodules. This study shows that uranium, which is preconcentrated during sedimentation, remains immobile in the early stages of burial but is remobilized with increasing PT conditions and crystallizes as uranium oxides and/or uranium (phospho-)silicates
Estimation de l'état de contrainte initial in situ dans les réservoirs par approche inverse by Antoine Mazuyer( )

1 edition published in 2018 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

L'état de contrainte initial est l'état de contrainte dans le sous-sol avant toute intervention humaine. Sa connaissance est essentielle pour atteindre des objectifs aussi bien scientifiques (compréhension de la tectonique des plaques) que préventifs (étude et prédiction des séismes) ou industriels (compréhension de la mécanique des réservoirs pétroliers pour leur exploitation). Dans cette thèse, nous présentons une méthode permettant d'estimer l'état de contrainte initial en trois dimensions, à partir de données éparses. Cette méthode repose sur une approche inverse dans laquelle la méthode des éléments finis est utilisée pour résoudre le problème mécanique élastique. Les paramètres de modèles sont les conditions de Neumann décrites par des fonctions linéaires par morceaux. Les données sont des mesures partielles de l'état de contrainte en quelques points du domaine d'étude. Une optimisation d'ensemble est utilisée pour résoudre le problème inverse. La méthode est testée sur un cas synthétique où la solution de référence dans tout le domaine est supposée connue. Sur cet exemple, la méthode présentée est capable de retrouver un état de contrainte en accord avec les mesures, et cohérent avec l'état de contrainte de référence dans tout le domaine. La méthode est ensuite enrichie par des critères mécaniques qui contraignent l'état de contrainte dans les zones où les données sont absentes. La méthode est ensuite appliquée sur un cas réel: le bassin de Neuquèn en Argentine, sur lequel des données de puits sont disponibles. La confrontation de la méthode avec un cas d'étude permet de déterminer quelles en sont les limites. L'impact des failles sur l'état de contrainte et les différentes façons de les modéliser sont discutés. En effet, la prise en compte de ces structures complexes est problématique dans les calculs induits par les méthodes inverses puisqu'elles introduisent des non linéarités rendant le temps de calcul trop important. Nous investiguons alors la possibilité de les modéliser uniquement par des propriétés élastiques. Enfin, nous consacrons un chapitre sur l'environnement logiciel intégratif que nous avons développé pour la réalisation des calculs mécaniques. Cet environnement est composé de RINGMesh, une bibliothèque proposant une structure de données pour les modèles géologiques et de RINGMecha, permettant la réalisation de calculs mécaniques sur ces modèles. RINGMecha interface plusieurs simulateurs, chacun ayant ses spécificités, de manière totalement transparente pour l'utilisateur. RINGMecha a été utilisé pour la réalisation de tous les calculs présentés dans cette thèse et a été pensé pour pouvoir être étendu à d'autres problèmes, avec d'autres simulateurs
Spéciation et réduction de l'U(VI) dans les fluides chlorurés acides en conditions hydrothermales : du transport au dépôt de l'uranium dans les gisements sous discordance by Maxime Dargent( )

1 edition published in 2014 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les gisements d'U de type discordance sont associés à des circulations de saumures chlorurées acides et caractérisés par des tonnages et concentrations exceptionnels ce qui amènent à s'interroger sur les processus de transport et de dépôt de l'U contribuant à leur genèse. Cette thèse est donc dédiée à des études expérimentales de la spéciation de l'U6+ et sa précipitation en UO2 par réduction en U4+ en condition hydrothermale. Concernant le transport de l'U, l'étude de la spéciation de l'U6+ dans ces fluides chlorurés (T ≤ 350°C) est réalisée par spectroscopie Raman et XAS. Les résultats montrant la coexistence de plusieurs complexes d'uranyle chlorurés UO2Cln2-n (n=0-5) dont certaines constantes de complexation sont proposées. Ainsi, la complexation de l'uranyle par les chlorures explique la forte capacité de transport en U6+ par les saumures chlorurées acides, condition nécessaire à la formation de gisements de fort tonnage. Pour le dépôt de l'U, les cinétiques de réduction de l'U6+ en U4+ par H2, CH4, Fe2+ et C-graphite sont mesurées et paramétrées en fonction de la température, de la chlorinité, du pH et de la concentration en réducteur. H2, CH4 et le C-graphite sont être très efficaces, contrairement au Fe2+. Le caractère mobile des gaz réducteurs explique en partie les minéralisations massives et focalisées observées dans ces gisements. Enfin des coefficients de partage UO2/fluide d'éléments en traces, dont certaines ETR, sont mesurés, ouvrant de nouvelles perspectives quant à (i) la compréhension de la signature des ETR caractéristiques de chaque type de gisement d'U, et (ii) la composition des fluides à l'origine des minéralisations uranifères
Stochastic seismic interpretation of salt bodies : detection, sampling and impact on seismic imaging by Nicolas Clausolles( )

1 edition published in 2020 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

La création d'un modèle numérique 3D du sous-sol nécessite d'intégrer des données éparses et ambigües. Les corps salifères développent des formes compliquées et des singularités topologiques spécifiques à la tectonique salifère. Modéliser leurs géométries est donc difficile, mais important puisqu'ils introduisent de larges contrastes de propriétés physiques dans le sous-sol. L'imagerie sismique est couramment utilisée pour cartographier le sel et obtenir des informations sur sa géométrie. Il s'agit toutefois d'un processus itératif long nécessitant de nombreuses phases d'interprétation. Ces interprétations sont sujettes à des incertitudes qui se propagent à travers le processus d'imagerie et impactent la compréhension du sous-sol et les modèles qui en sont faits. Prendre en compte ces incertitudes est donc crucial, et nécessite d'être réalisé automatiquement étant donné le caractère itératif de l'imagerie sismique. Dans cette thèse, je m'intéresse en particulier à l'estimation des incertitudes structurales liées à l'interprétation d'images sismiques ambigües dans des environnements de tectonique salifère. La principale contribution de cette thèse est une méthode numérique de modélisation stochastique des enveloppes de corps salifères et de leur connectivité. La modélisation se base sur une définition a priori des incertitudes, sous forme d'une zone tampon autour de l'enveloppe du sel. L'enveloppe est définie par la combinaison d'un champ scalaire de référence, calculé à partir de la zone tampon, et d'un champ aléatoire spatialement corrélé servant de perturbation. Cette formulation implicite permet de simuler à la fois des géométries et des topologies variables, tout en assurant la validité des enveloppes simulées. Lorsque plusieurs corps déconnectés sont simulés, une suture est simulée pour les connecter. Sa position est déterminée à partir du champ scalaire représentant l'enveloppe de sel afin d'assurer sa cohérence avec les corps salifères simulés. La méthode est automatique et permet d'intégrer des informations ponctuelles (données de puits, pointés sismiques, etc.) et, dans une certaine mesure, des connaissances géologiques a priori. Cette méthode est utilisée pour caractériser les incertitudes structurales liées à l'imagerie d'un jeu de données sismiques 2D synthétique. À partir d'une zone tampon grossière, un ensemble d'interprétations possibles de l'enveloppe du sel est simulé. Ces interprétations sont utilisées pour définir des modèles de vitesse de migration, qui servent à générer autant d'images sismiques. L'analyse statistique de ces images, directement ou via des attributs sismiques permet de mettre en évidence les régions les plus sensibles aux variations de vitesse de migration, et fournit des indications sur la nature des corps salifères imagés. Ces contributions ouvrent de nouvelles perspectives pour la quantification des incertitudes dans le cadre de la mise à jour automatique du modèle de vitesse en imagerie sismique
Extinctions et recouvrements de coraux au cours de la crise Pliensbachien - Toarcien by Raphaël Vasseur( )

1 edition published in 2018 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

The transition from the Pliensbachian to the Toarcian geological stages in Lower Jurassic is followed by a global oceanic anoxic event during the lower Toarcian (TOAE for Toarcian Oceanic Anoxic Event). This moment corresponds to a massive fossilization time for organic matter in the worldwide geological record that produced here and there source rocks of petroleum interest. Concerning the eustatic fluctuations, these events are associated to a second-order maximal flooding zone. They are also interpreted as the remains of a global carbon-cycle perturbation case associated with oceanic acidification and correlated with the setup of Karoo-Ferrar igneous provinces in the southern Pangea territories corresponding to present-day Southern Africa and Southern America. It corresponds to a period of global warming that directly follow a global cooling at the Pliensbachian. This worldwide ecological perturbation probably disturbed the biosphere in a degree that is still poorly quantified. For example, studies about ammonites and bivalvs are known but the stratigraphic definition generally do not allow to distinguish the Pliensbachian-Toarcian boundary itself to the TOAE effect on these fauna. One single available study about corals is purely bibliographic (Lathuiliere and Marchal 2009) and suggests a significant extinction event for this group at the same period. Corals are generally precious indicators for major ecological disruptions as it is testified in the case of the big-five major crisis and the current sixth one. The Pliensbachian-Toarcian extinction has been considered up-to-now as a second-order crisis event and require to be studied as such. In the context of this thesis, fossilized corals have been collected in the field in Morocco and Italy in a well-defined sedimentological context before and after the Pliensbachian-Toarcian boundary. Sampling has been in view to quantify the diversity and as far as possible, the intraspecific variability. The statistical treatment of the data has been realized in view to provide a satisfying quantification of the variability in order to supply a strong taxonomy and be able to compare comparable populations in analyses of diversity, extinctions and apparitions of taxons. In total, 107 species have been describes (including at least 19 new species) as part of 60 genera (including 5 new ones) among 22 families (including a new one). According to this study, the cold and highly concentrated in organic matter oceanic waters of the Pliensbachian contained corals faunas with an important affinity with Triassic faunas (in terms of genera and families). They shared the ecological niches of the western tethysian inner platforms with the lithiotids, a group of aberrants reefal bivalvs that demonstrated a stupendous evolutive success during the same period. Collected data attest of conditions that constrained corals to adapt and diversify in view to maintain during these unfavourable times, for the benefit of the solitary and phaceloid form but at the expense of the highly integrated forms. During the Lower Toarcian, global warming of oceanic waters associated with the almost total disparition of the competitors premised an explosion of diversity that is determinant for the future of the corals, with the apparition of faunal assemblages very similar to the typical Middle and Upper Jurassic ones (in terms of genera, families and colonial morphologies). It is a two-folded extinction event with a first phase during the Pliensbachian -Toarcian transition and a second phase at the onset of the TOAE. In the end, this pulsed event led to the extinction of approximately 97% of the Pliensbachian coral species
Le Comportement de la bulle et des particules, l'écoulement pulsatile et le flux péristaltique by Stanislav Mingalev( )

1 edition published in 2013 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

The thesis studies the peristaltic flow of fluid in a channel with the specified pressure wave at the boundary. The law of wall's coordinate variation isn't determined a priori. It is found from the initially definite law of pressure-variation on the wall. This way is based on the fact that some hollow organs change diameter under the signals of baroreceptors (sensors that detects the pressure). We studied the effects of various parameters on flow rate and structure of flow. Besides we studied the influence of vibration on the peristaltic flow under long wave approximation. The paper also considers the influence of the wall transverse pulsation on the fluid transport under the pressure drop. This problem arises in defining the liquid viscosity by squeezing flow viscometry. The same problems occur in analyzing different biological systems, including the lubricant movement in joints or in the microvessels of working muscles. The influence of sound on the interaction of a solid particle and a gas bubble in fluid is studied as well
Les systèmes métallogéniques hydrothermaux à tungstène et métaux rares (Nb, Ta, Sn) dans le contexte orogénique finivarisque : exemple du Massif Central Français by Matthieu Harlaux( )

1 edition published in 2016 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Tungsten (W) is part of the “critical mineral resources” as defined by the European Commission in terms of supply for several technological applications. The French Massif Central (FMC), located in the internal part of the European Variscan belt, is the host for a significant economic potential in W (>45 kt WO3), mainly as disseminated mineralization in specialized granites or associated with peri-granitic quartz-wolframite±cassiterite hydrothermal vein systems. The aim of this thesis is (i) to characterize the fluids and metals sources involved in the genesis of W mineralization and (ii) to date these metallogenic events in the framework of the orogenic evolution of the Variscan belt, especially in link with the late-Carboniferous metamorphic and magmatic events. This work is based on the study of several W±Sn hydrothermal deposits in the FMC using a multidisciplinary approach combining petrography and detailed mineralogy, mineral and isotope geochemistry, whole-rock geochemistry of granites and metamorphic rocks, geochronology and fluid inclusions study. U-Pb dating of wolframite show that the W mineralization formed during several distinct hydrothermal events in a period of at least 40 Ma, corresponding to three major geodynamic episodes affecting the Variscan belt: (i) Visean-Namurian (333-327 Ma) mineralization coeval with the syn-orogenic compression and the emplacement of peraluminous leucogranitic complexes at 335-325 Ma; (ii) Namurian-Westphalian (315-310 Ma) mineralization associated with a complicated setting characterized by coeval compressive and extensive conditions in the internal zones of the Variscan belt, typical of the late-Carboniferous; (iii) Stephanian-Permian (298-274 Ma) mineralization emplaced in post-collisional context. In situ analysis of minor and trace elements in wolframite showed the existence of different types of regional geochemical signatures, which share several similarities with those from rare-metal-rich evolved granites. The detailed study of the Puy-les-Vignes deposit, an exceptional case of hydrothermal W mineralization associated with a breccia pipe, allowed to demonstrate the superposition of a Nb-Ta stage on the primary W paragenesis, which is interpreted as the contribution of a magmatic fluid derived from a rare-metal granitic cupola. This result appears similar with those already obtained in the Echassières W deposit, where the La Bosse quartz-wolframite stockwork is cut by the Beauvoir rare-metal granite. Similarly, rare-metal aplites and pegmatites overprinting W±Sn mineralization have been shown in the Puy-les-Vignes and St-Mélany deposit. LA-ICPMS analysis of fluid inclusions from the Beauvoir granite and the La Bosse stockwork allowed to characterize the chemical composition of the primary fluids exsolved during the magmatic-hydrothermal transition and to show their very high concentrations (102-103 ppm) in rare-metals (Sn, W, Nb), and the higher hydrothermal mobility of Nb compared to Ta. Mineralogical and geochemical analyses of minerals markers of fluid circulations, such as tourmaline and titanium oxides, bring new evidences of the important role played by the early regional metamorphic fluids in the emplacement of W-Sn mineralization. Finally, this thesis gives new methodological developments for the multi-element analysis of fluid inclusions and wolframite by LA-ICPMS
Rock mass mechanical behavior in deep mines : in situ monitoring and numerical modelling for improving seismic hazard assessment by Francesca De Santis( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Afin de mieux comprendre les interactions entre les modifications des contraintes induites par l'exploitation minière et la génération d'activité sismique, une zone profonde de la mine de Garpenberg (Suède) a été instrumentée par l'Ineris avec de sondes microsismiques et de cellules géotechniques. L'analyse spatio-temporelle des événements microsismiques enregistrés entre 2015 et 2016, ainsi que leurs paramètres à la source, ont mis en évidence deux types de réponses sismiques : une locale et courte dans le temps directement induite par les tirs de production, l'autre plus persistante et distante des excavations étant principalement contrôlée par des hétérogénéités géologiques. L'analyse des données géotechniques a montrée l'occurrence de déformations asismiques, ainsi que de phénomènes de fluage induits par l'exploitation. De plus l'activité sismique décroît proportionnellement au taux de diminution des déformations mesurées. Cette dernière observation implique que le fluage peut être un autre mécanisme menant à la sismicité, s'ajoutant au changement de contrainte immédiat induit par les tirs de production. Dans la dernière partie de cette thèse, un modèle géomécanique élasto-plastique 3D a été réalisé et ses résultats ont été comparés aux données géophysiques. Cette comparaison a montré que les modèles numériques à l'échelle de la mine peuvent être des outils puissants pour étudier la sismicité induite à grande échelle. Cependant, il y a certains aspects de la sismicité induite que le modèle ne peut expliquer entièrement. Cela est le cas pour la sismicité déclenchée à distance des excavations, alors que de meilleures corrélations sont trouvées lorsque l'on considère la sismicité à proximité des zones de production. Les résultats de cette thèse ont démontré qu'une approche combinée associent les données sismiques et géotechniques à la modélisation numérique peut améliorer considérablement notre compréhension de la réponse des massifs rocheux à l'exploitation minière. La combinaison de ces méthodologies dans une approche intégrée peut réduire considérablement leurs limites explicites qui sont évidents lorsque ces instruments sont considérés séparément
Les minéralisations aurifères de Yaou et Couriège (Bouclier Guyanais) : des modalités de l'enrichissement primaire aux processus secondaires by Vincent Combes( )

1 edition published in 2020 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Gold deposits located in French Guiana (France, South America) within Rhyacian terranes (2.3-2.05 Ga), are the witnesses of the Trans-Amazonian orogeny. These deposits, in the Guiana Shield, are covered by a dense rainforest where well-developed lateritic profiles leave little outcrop of unaltered bedrock. Considering this specific context, this thesis is interested in defining (i) what are the primary gold mineralisation processes and (ii) what is their preservation and enrichment (or not) during secondary supergene processes and is based on two case studies: the Yaou deposit and the Couriège prospect. At Yaou, intrusive bodies (quartz monzodiorite), mainly hosting gold mineralisation, are aligned along a sinistral shear zone affecting a volcano-sedimentary sequence. A polyphase tectono-magmatic evolution, of 5 deformation phases, is proposed at the scale of the mineralized camp. Associated with this deformation framework are two gold events which control the overall gold budget of the deposit. The intrusion hosting the mineralisation is dated at 2130.6 ± 5.8 Ma (U-Pb on zircon). The modalities of supergene processes are studied at the Couriège prospect, which includes several gold occurrences associated either with pyrite-rich quartz veins within in situ lateritic profiles, or with colluvial and alluvial horizons. Two profiles were studied to assess the role of supergene processes in the modification of primary (hypogene) mineralisation. The Achman Giraud site is characterised by an authigenic alteration profile with gold-bearing quartz veins. The weak vertical and lateral dispersion of gold, the predominantly primary character of the gold grains, and the limited evidence of supergene gold reprecipitation, argue for minor supergene remobilisation without clear evidence for gold enrichment during lateritisation. The Lupe site exposes a gold-bearing detrital horizon truncating a barren lateritic profile. Gold is present as electrum inclusions in partially goethitised detrital pyrite crystals and as free gold grains exhibiting a sub-rounded shape, mechanical transport marks and Ag-depleted rim, suggesting transport and exposure to weathering over significant distance and time
 
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GéoRessources (UMR 7359)

Université de Lorraine. GéoRessources (Nancy)

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