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

Offre de thèse

Date limite de candidature

31-05-2024

Date de début de contrat

01-10-2024

Directeur de thèse

MERCADIER Julien

Encadrement

Réunion hebdomadaire avec les encadrants principaux. Les différents collaborateurs du projets seront conviés en fonction de l'avancement du projet. Comité de suivi individuel.

Type de contrat

Concours pour un contrat doctoral

Candidater à cette offre target="_blank"

école doctorale

SIReNa - SCIENCE ET INGENIERIE DES RESSOURCES NATURELLES

équipe

contexte

Ce projet s'inscrit dans les thématiques de recherches historiques et actuelles à Nancy sur les minéralisations à métaux rares, notamment en lithium, en contexte orogénique. Il s'intègre dans une thématique de recherche de portée internationale en vue de la criticité des métaux associés à ces gisements et sera valorisé par plusieurs publications dans des revues de rang international. Dans le cadre de ce projet, l'étudiante ou l'étudiant acquerra une solide expertise en géochimie, géochronologie et métallogénie des métaux critiques qui lui permettra à la fois de se positionner sur des postes dans l'industrie ou l'académique.

spécialité

Géosciences

laboratoire

GeoRessources

Mots clés

Pétrologie endogène, Géochimie, Métallogénie , Géochronologie, Granite, Lithium

Détail de l'offre

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

Keywords

Endogenous petrology, Geochemistry, Metallogeny, Geochronology, Granite, Lithium

Subject details

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

Profil du candidat

Nous recherchons un candidat ou une candidate avec :
- une expérience de recherche en laboratoire (niveau master) dans le domaine de la géologie endogène
- une aptitude à la communication et au travail en équipe
- un bon esprit de synthèse
- Un bon niveau d'anglais (écrit et oral)
- de bonnes bases en géologie générale (structurale, pétrographie, pétrologie, métallogénie, géologie de l'Europe, géodynamique)
- un fort attrait pour la géologie de terrain, la géochimie et l'étude des systèmes magmatiques et hydrothermaux
- une expérience dans l'acquisition et/ou le traitement de données géochimiques élémentaires, isotopiques et/ou géochronologiques

Candidate profile

'We are looking for a candidate with:
• laboratory research experience (Master's level) in the field of endogenous geology
• communication and teamwork skills
• a good ability for synthesis
• a good level of English (written and oral)
• strong fundamentals in general geology (structural geology, petrography, petrology, metallogeny, European geology, geodynamics)
• a strong interest in field geology, geochemistry, and the study of magmatic and hydrothermal systems
• experience in acquiring and/or processing geochemical (elemental, isotopic) or geochronological data.

Référence biblio

Ballouard, C., Carr, P.A., Parisot, F., Gloaguen, É., Melleton, J., Cauzid, J., Lecomte, A., Rouer, O., Salsi, L., and Mercadier, J., 2024, Petrogenesis and tectonic-magmatic context of emplacement of lepidolite and petalite pegmatites from the Fregeneda-Almendra field (Variscan Central Iberian Zone): clues from Nb-Ta-Sn oxide U-Pb geochronology and mineral geochemistry: BSGF - Earth Sciences Bulletin, v. 195, doi:https://doi.org/10.1051/bsgf/2023015.

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