Description complète

La circulation des eaux profondes provoque l’altération chimique des roches encaissantes par dissolution/transformation des minéraux primaires et néo-formation de phases secondaires. Dans un système hydrothermal, ces processus peuvent modifier fortement les paramètres hydrodynamiques du réservoir ainsi que la composition chimique de l’eau. À des fins d’exploitation des ressources géothermales, Il est particulièrement important de pouvoir caractériser les mécanismes, l’intensité et la durée des processus d’altération affectant les réservoirs hydrogéologiques. Classiquement, cette caractérisation se fait à partir de la composition chimique en élément majeur et trace des eaux hydrothermales. Cependant, les conclusions restent souvent partielles car de tels bilans chimiques ne fournissent qu’une vision des interactions actuelles mais aussi parce qu’ils peinent souvent à décrire avec suffisamment de précision la compétition entre réactions de dissolution et de précipitation. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons de développer une méthodologie couplant les systèmes isotopiques du bore, du lithium, et des nucléides de la chaîne de l’uranium et de l’appliquer au site d’exploitation géothermale en Guadeloupe.

L’intérêt du couplage entre les isotopes du bore, du lithium et des déséquilibres radioactifs repose sur les informations complémentaires que chacun d’eux peut apporter. Le bore est un élément très mobile dont les isotopes sont particulièrement sensibles à l’intensité des processus d’altération (compétition en dissolution et précipitation) ainsi qu’à la nature des minéraux altérés (Lemarchand et al. 2012, Voinot et al. 2013). Les isotopes du lithium sont, quant à eux, de bons indicateurs de la température à laquelle s’effectuent les réactions et complètent également le bore dans la caractérisation des processus d’altération (Millot et al. 2010). Les déséquilibres des chaînes de l’uranium et du thorium permettent quant à eux de contraindre la cinétique et la durée de ces processus d’altération (Chabaux et al., 2008 ; Rihs et al., 2000 ; Rihs et al. 2011).

Le développement méthodologique proposé repose sur une expérimentation en laboratoire et une analyse d’échantillons naturels. Des expérimentations d’altération conduites dans différentes conditions de température et de pH seront menées afin de définir les mécanismes et la cinétique d’acquisition de la signature isotopique (B, Li, et déséquilibres radioactifs) du matériel primaire altéré et des phases secondaires créées. Les résultats expérimentaux seront confrontés aux échantillons de terrain (issus de forages préliminaires du projet Geotref, ou analogues de surface) du système géothermal actif de Guadeloupe.