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GéoRessources (Nancy)

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Most widely held works by GéoRessources (Nancy)
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
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

Uranium is an incompatible and lithophile element and can be used as a geochemical tracer to discuss the generation and the evolution of continental crust. This thesis, focused on the Pan-African Lufilian belt in Zambia, characterizes the U cycle for this crustal segment. Silici-clastic and evaporitic sediments have been deposited within an intracontinental rift during the dislocation of the Rodinia supercontinent during the early Neoproterozoic. U-Pb ages on detrital zircon grains in these units indicate a dominant Paleoproterozoic provenance. The same zircon grains show subchondritic epsilonHf (between 0 and -15) and yield Hf model ages between ~2.9 and 2.5 Ga. These data suggest that the continental crust was generated before the end of the Archean associated with U extraction from the mantle. This old crust has been reworked by deformation and metamorphism during the Proterozoic. U has been remobilized and re-concentrated during several orogenic cycles until the Pan-African orogeny. During this Pan-African cycle, U-Pb and REY (REE and Yttrium) signatures of uranium oxides indicate a first mineralizing event at ca. 650 Ma during the continental rifting. This event is related to late diagenesis hydrothermal processes at the basement/cover interface with the circulation of basinal brines linked to evaporites of the Roan. The second stage, dated at 530 Ma, is connected to metamorphic highly saline fluid circulations, synchronous to the metamorphic peak of the Lufilian orogeny. These fluids are derived from the Roan evaporite dissolution. Some late uranium remobilizations are described during exhumation of metamorphic rocks and their tectonic accretion in the internal zone of the Lufilian orogenic belt
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

Since 2006, cessation of dewatering in Lorraine Coal Basin (France) led to the flooding of abandoned mines, resulting in a new hydrodynamical balance in the area. Recent researches concerning geothermal exploitation of flooded reservoirs raised new questions, which we propose to answer. Our work aimed to understand the thermo-hydrodynamical behaviour of mine water in a flooding or flooded system. Firstly, we synthetized the geographical, geological and hydrogeological contexts of the Lorraine Coal Basin, and we chose a specific area for our studies. Secondly, temperature and electric conductivity log profiles were measured in old pits of the Lorraine Coal Basin, giving a better understanding of the water behaviour at a deep mineshaft scale. We were able to build a thermo-hydrodynamical model and simulate water behaviour at this scale. Flow regime stability is also studied. Thirdly, a hydrodynamical spatialized meshed model was realized to study the hydrodynamical behaviour of a mine reservoir as a whole. Observed water-table rise was correctly reproduced : moreover, the model can be used in a predictive way after the flooding. Several tools were tested, improved or developed to ease the study of flooded reservoirs, as three-dimensional upscaling of hydraulic conductivities and a coupled spatialized meshed model with a pipe network
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

Le passage entre les étages géologiques du Pliensbachien et du Toarcien au Jurassique inférieur est suivi au Toarcien inférieur par un évènement anoxique d'importance planétaire (TOAE pour Toarcian Oceanic Anoxic Event). Dans les archives de l'histoire de la terre, ce moment correspond en bien des endroits à un temps de fossilisation massive de matière organique donnant ici où là des roches mères d'intérêt pétrolier. Si, en termes de fluctuation du niveau eustatique, ces évènements sont souvent situés dans une zone d'inondation maximale de 2ème ordre, ils sont aussi interprétés comme une perturbation globale du cycle du carbone avec acidification des océans, liée à la mise en place des provinces ignées du Karroo-Ferrar en Afrique du Sud et en Amérique du Sud, contrées jointives à ce moment-là. Il s'agit d'une période de réchauffement global faisant suite à une période particulièrement froide au Pliensbachien. Cette perturbation écologique globale a certainement affecté la biosphère dans une mesure qui reste aujourd'hui très mal connue. Nous connaissons des études par exemple sur des ammonites ou des bivalves dont la définition stratigraphique permet rarement de distinguer l'impact du passage de la limite entre les deux étages du passage au Toarcien inférieur de la TOAE et la seule étude disponible sur les coraux est une étude purement bibliographique (Lathuilière et Marchal 2009) qui laisse supposer une extinction significative sur la même période. Les coraux sont très généralement des marqueurs particulièrement précieux des perturbations écologiques majeures comme on peut le voir pour les cinq grandes extinctions et même pour la sixième extinction en cours. Cette extinction au Pliensbachien-Toarcien pour l'instant considérée de second ordre mérite donc d'être analysée de ce point de vue. Dans le cadre de cette thèse, des collectes de coraux ont été effectuées sur le terrain au Maroc et en Italie dans un contexte sédimentologique défini de part et d'autre de la limite Pliensbachien - Toarcien. Les prélèvements ont été réalisés de façon à pouvoir évaluer la diversité ainsi que, dans la mesure du possible, la variabilité intraspécifique. Le traitement statistique des données a été réalisé dans le souci d'assurer une bonne connaissance de la variabilité pour fournir une taxinomie fiable dans l'optique de comparer des populations comparables en termes d'analyse de la diversité, des extinctions et des apparitions de taxons. Au total, 107 espèces ont été décrites (dont au moins 19 nouvelles espèces) réparties parmi 60 genres (dont 5 nouveaux) dans au moins 22 familles (dont 1 nouvelle). Cette étude nous révèle pour les eaux froides et chargées en matière organique du Pliensbachien des assemblages de coraux présentant une grande part d'affinité avec les faunes du Trias (en termes de genres et familles). Ils partagent une partie de leurs niches écologiques sur les plateformes internes de l'ouest téthysien avec des bivalves constructeurs de récifs connaissant alors un succès évolutif fulgurant : les lithiotidés. Les données récoltées témoignent de conditions ayant contraint les coraux à s'adapter et à se diversifier pour se maintenir lors de cette période peu propice, au profit des formes solitaires et phacéloïdes et au détriment des formes de plus hauts niveaux d'intégration. Au Toarcien inférieur, le réchauffement global des eaux couplé à la disparition quasi-totale des concurrents des coraux a permis une explosion de diversité déterminante pour l'avenir de ce groupe avec la mise en place de faunes d'assemblages très similaires à celles du Jurassique moyen et supérieur (en terme de genres, familles et morphologies coloniales). Il s'agit d'un évènement d'extinction biphasé dont la première phase se produit au passage entre Pliensbachien et Toarcien, la seconde phase correspondant au passage du TOAE. L'évènement pris dans son ensemble amène à l'extinction de près de 97% des espèces de coraux présentes au Pliensbachien
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
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

Depending on the specific method used to build a 3D structural model, and on the exact purpose of this model, its mesh must be adapted so that it enforces criteria on element types, maximum number of elements, and mesh quality. Meshing methods developed for applications others than geomodeling forbid any modification of the input model, that may be desirable in geomodeling to better control the number of elements in the final mesh and their quality. The objective of this thesis is to develop meshing methods that fulfill this requirement to better manage the geometrical complexity of B-Rep geological structural models. An analysis of the sources of geometrical complexity in those models is first proposed. The introduced measures are a first step toward the definition of tools allowing objective comparisons of structural models and permit to characterize the model zones that are more complicated to mesh. We then introduce two original meshing methods based on Voronoi diagrams: the first for surface remeshing, the second for hybrid gridding. The key ideas of these methods are identical: (1) the use of a centroidal Voronoi optimization to have a globally controlled number of elements of good quality, and (2) combinatorial considerations to locally build the final mesh while sometimes modifying the initial model. The surface remeshing method is automatic and permits to simplify a model at a given resolution. The gridding method generates a hybrid volumetric mesh. Prisms and pyramids fill the very thin layers of the model while the remaining regions are filled with tetrahedra
Réservoirs de socle en contexte extensif : genèse, géométries et circulations de fluides : exemples du rift intracontinental du lac Albert (Ouganda) et de la marge proximale d'Ifni (Maroc) by Bastien Walter( )

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

This work aims to characterize with a multi-scale and multi-method approach the effects of both brittle deformation and weathering processes on the structural and petrophysical properties of two surface analogue case studies developed in extensive setting. This approach allows us to build a conceptual hydrocarbon basement reservoir model for both studied systems. These geological models enhance the understanding of those non-conventional petroleum systems from the maturation zone to storage in the basement. Moreover, this study can also provide information for exploration guides for those hydrocarbon reservoirs. This study points out the multi-scale distribution of all the features constituting the reservoir, over ten orders of magnitude from the pluri-kilometric scale of the major tectonics structures to the infra-millimetric scale of the secondary micro-porosity of fractured and weathered basements units. Major fault zones allow the “compartmentalization” of the reservoir by dividing it into several structural blocks. The analysis of these fault zones highlights the necessity for the basement reservoirs to be characterized by a highly connected fault and fracture system, where structure intersections represent the main fluid drainage areas between and within the reservoir's structural blocks. The suitable fluid storage areas in these reservoirs correspond to the damage zone of the fault structures developed during the tectonic evolution of the basement and the weathered units of the basement roof developed during pre-rift exhumation phases. This study highlights therefore that basement reservoir properties are the result of the long geodynamic evolution of these rocks
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
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
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

Les réservoirs clastiques sont constitués pour la plupart d'un agencement géométrique de plusieurs structures. Le but de ces travaux est de fournir une représentation volumétrique de ces différents objets afin de pouvoir reproduire la grande hétérogénéité des dépôts sédimentaires. Nous proposons une paramétrisation tridimensionnelle compacte des objets sédimentaires qui permet de représenter des géométries variées et qui fournit un espace curvilinéaire pour la modélisation des hétérogénéités internes des structures sédimentaires. Les modèles de corps géologiques sont définis par une représentation par frontières, chacune des frontières étant construite par une surface paramétrique déformable. La formulation mathématique utilisée pour construire les espaces paramétriques sont les B-Splines rationnelles non uniformes dites NURBS (pour Non Uniform Rational B-Splines). Chaque forme élémentaire est contrôlée par des règles de déformations afin de maintenir la géométrie et la cohérence des objets durant l'édition. Les modèles de structures sédimentaires sont appliqués à la simulation de chenaux et des structures qui y sont liées telles que les barres d'accrétion latérale. Ils servent alors de support pour réaliser des simulations de propriétés pétrophysiques qui suivent l'espace paramétrique particulier de chaque objet. Les modèles d'objets sédimentaires sont également appliqués dans le cadre de l'interprétation semi-automatique d'images géologiques en adaptant des méthodes classiques d'extraction de formes. Cette approche est appliquée sur des images satellites de chenaux alluviaux. Des résultats préliminaires sur des données de sismiques 3D sont également présentés
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
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

Les minéralisations aurifères situées en Guyane (France, Amérique du Sud) sont localisées au sein de terrains d'âge rhyacien (2.3-2.05 Ga), témoins de l'orogenèse Transamazonienne. Ces gisements du Bouclier Guyanais sont masqués par une forêt dense sous laquelle des profils latéritiques bien développés laissent peu d'affleurement de roche non altérée. Considérant ce contexte spécifique, cette thèse s'intéresse à définir (i) quels sont les processus de minéralisation d'or primaire et (ii) quel est leur préservation et enrichissement (ou non) au cours des processus supergènes secondaires et se base sur deux sites d'étude : le gisement de Yaou et le prospect de Couriège. À Yaou, des corps intrusifs (quartz monzodiorite), encaissant principalement la minéralisation aurifère, sont alignés le long d'une zone de cisaillement à cinématique sénestre affectant un ensemble volcano-sédimentaire. Une évolution tectono-magmatique polyphasée, impliquant 5 phases de déformation, est proposée à l'échelle du camp minéralisé. Sont associés à cette séquence de déformation, deux événements aurifères qui contrôlent le budget aurifère global du gisement. L'intrusion porteuse de la minéralisation est datée à 2130,6 ± 5,8 Ma (U-Pb sur zircon). Les modalités des processus supergènes sont étudiées dans le prospect de Couriège, qui comportent plusieurs indices aurifères associés soit à des veines de quartz riches en pyrite au sein de profils latéritiques en place, soit à des colluvions et alluvions. Le profil du site d'Achman Giraud est caractérisé par un profil d'altération authigénique développé sur un protolithe d'amphibolite avec des veines de quartz aurifères. La dispersion verticale et latérale de l'or peu importante, le caractère principalement primaire des grains d'or et les preuves limitées de reprécipitation de l'or supergène, plaident en faveur d'une faible remobilisation supergène sans preuve évidente d'enrichissement au cours de la latéritisation. Le profil du site de Lupe expose un horizon colluvionnaire aurifère tronquant un profil latéritique stérile. L'or est présent sous forme d'inclusions d'électrum dans des cristaux de pyrite détritiques centimétriques partiellement goethitisés et sous forme de grains d'or libres qui présentent une forme subarrondie, des marques de transport mécanique et des bordures appauvries en Ag, suggérant un transport significatif ainsi qu'une altération supergène
Numerical modeling of stress redistribution to assess pillar rockburst proneness around longwall panels : Case study of the Provence coal mine, France by Samar Ahmed( )

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

Rockburst is a violent explosion of rock that can occur in underground mines. In the current research, the main objective is to demonstrate the causes that may influence the rockburst proneness by using the numerical modeling tool. However, firstly, the pre-mining stress state and the induced stresses due to surrounding excavations have to be studied precisely. The Provence coal mine, where a rockburst took place in its shaft station that is surrounded by many longwall caving panels, has been chosen as a case study. A large-scale 3D numerical model has been constructed to include the shaft station area with its small-scale pillars and galleries, and the large-scale longwall panels with their accompanying goaf area. Many problems appeared while developing such large-scale numerical model, the first problem was the initialization of stress state at a large-scale, where the measured vertical stresses are in disagreement with the overburden weight, and the in-situ stresses are highly anisotropic. The second problem was the simulation of the goaf area accompanying longwall panels. The third problem was the assessment of pillars instability in terms of its strength/average stress ratio, and its volume. The Fourth problem was the assessment of rockburst proneness in the shaft station based on different rockburst criteria. Five methods were developed to initialize the heterogeneous pre-mining stress in the large-scale numerical model. These methods are based on the Simplex Method, which is mainly based on optimizing the difference between the in-situ measured stress values and the numerical stress values to develop stress gradients able to express the stress heterogeneity and compatible with the in-situ measurements. The method that is based on initiating the stress state with 3D stress gradients was found to be more efficient than the traditional method that is based on the horizontal-to-vertical stress ratios. Regarding the goaf simulation, three models were developed and implemented in the numerical model to express the mechanical behavior within the goaf area above longwall panels. Two of these models are based on an elastic behavior, and the third one is based on the strain-hardening elasto-plastic behavior that takes the consolidation phenomenon into consideration. It was found that the goaf area above longwall panels could reach up to 32 times the seam thickness, and the elastic modulus of caved area (the first few meters in the goaf area) did not exceed 220 MPa to fulfill the roof-floor convergence. But, with advance of the exploitation, this soft material consolidated under the pressure of the overlying strata. In case of critical and super-critical width, the vertical stress in the goaf area exceeded the overburden weight, and it increased up to 4 times the overburden weight on the rib-sides. The vertical stress increased in the shaft station pillars as a result of exploiting the nearby longwall panels. It was found that the pillar volume plays an important role in its stability. And, the strength/stress ratio was found to be insufficient to quantify the rockburst proneness in underground mines. Many rockburst criteria were implemented in the numerical model to assess the rockburst proneness. It was found that the criteria that are based on stress and strain changes were able to assess the rockburst proneness
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

Dans de nombreux gisements métalliques, notamment en contexte sédimentaire et en particulier dans le cas des shales noirs, des relations spatiales voire génétiques sont décrites entre la matière organique et les métaux. Une série de shales/schistes noirs affectés par des conditions thermo barométriques croissantes a été sélectionnée afin d'étudier le comportement et le devenir de l'uranium de la sédimentation au métamorphisme. Dans les Alum Shales cambro ordoviciens (Suède) faiblement enfouis, l'uranium reste dispersé et n'apparaît sous aucune forme minéralogique identifiable. Le passage des Alum Shales dans la fenêtre pétrolière et la génération d'hydrocarbures n'a pas provoqué de remobilisation identifiable de la concentration primaire, les hydrocarbures migrés ne transportant pas l'uranium. En revanche, le métamorphisme de faciès schiste vert associé à l'orogénèse calédonienne a entraîné une réexpression de la minéralisation uranifère sous la forme d'uraninite, d'urano titanates et/ou de phospho silicates à U, Ti, Zr, Y. Dans le cas des schistes noirs paléoprotérozoïques de Talvivaara (Finlande), le métamorphisme de faciès amphibolite a provoqué la remobilisation de l'uranium synsédimentaire et la cristallisation synmétamorphique, pendant l'orogénèse svécofennienne à 1880 1870 Ma, de cristaux d'uraninite fréquemment inclus dans des nodules carbonés. Cette étude montre que l'uranium, préconcentré au moment de la sédimentation, reste immobile pendant les premiers stades d'enfouissement mais est remobilisé dans les conditions P T croissantes et cristallise sous forme d'oxydes d'uranium pouvant évoluer vers des (phospho-)silicates d'uranium
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

The objective of this thesis is to study the behavior of structures subjected to differential settlement, taking into consideration different sources of uncertainties. Ground movements may have different “sources” (origins), such as the influence of nearby excavations (tunnels), and the presence of underground voids (mining subsidence, sinkhole, etc.). These sources will induce the settlement of soil and its displacement. The soil settlement produced by the ground movements will affect the nearby structure, which will cause the structure movement and its possible damage. This thesis, presented in “papers' form” has the intention of evaluating the influence of uncertainties based on analytical, numerical and experimental approaches. At first, this study starts by developing an analytical model to study the effect of some important variabilities/uncertainties (soil profile deformation form, soil behavior (elastic/elastoplastic), variability of building stiffness, etc.). Then, a numerical model is developed in order to confirm some particular results given by the analytical model. Finally, an experimental model is dedicated to characterize one important uncertainty in particular, the variability of the structure stiffness, and to study its influence on the transmission of the ground movement. The main results are the evaluation of confidence intervals that consider the effect of these uncertainties on the structure response affecting the soil-structure interaction (SSI) phenomenon, and the development of a methodology to quantify the impact of uncertainties on the estimation of the deflection transmission rate
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
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
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

With the aim of better understanding interactions between stress modifications induced by mining and the generation of seismic activity, a deep area of Garpenberg mine (Sweden) was instrumented by Ineris with microseismic probes and geotechnical cells. Spatiotemporal analysis of recorded seismicity between 2015 and 2016, as well as seismic source parameters, have highlighted two types of seismic rock mass responses: one local and temporally short directly induced by production blasts, the other long-lasting over time and remote from excavations being mainly controlled by geological heterogeneities. Geotechnical data analysis showed the occurrence of aseismic deformations, as well as creep phenomena induced by mining exploitation. In addition, seismic activity decays proportional to the decaying rate of measured strains. This latter observation implies that creep may be another mechanism driving seismicity, in addition to the immediate stress change induced by blasting. In the last part of this thesis, a 3D elasto-plastic geomechanical model has been realized and its results have been compared with geophysical data. This comparison showed that mine-wide numerical models can be suitable for the analysis of mining induced seismicity at large-scale. However, there are some aspects of the induced seismicity that the model cannot fully explain. This is particularly true for remote seismicity occurring at a distance from excavations, while better correlations are found when considering seismicity close to production areas. Results of this thesis demonstrated that a combined approach which associates seismic and geotechnical data with numerical modelling can significantly improve our understanding of the rock mass response to mining. The combination of these methodologies in an integrated approach can significantly reduce their straightforward limitations, which appears evident when these instruments are considered separately
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
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
 
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GéoRessources (UMR 7359)

Université de Lorraine. GéoRessources (Nancy)

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