Thèse sur la Caractérisation Géothermique de la Zone Axiale de Pyrénées Orientales H/F - 34

Caractérisation des anomalies géothermiques des failles de la zone axiale des Pyrénées Orientales (Andorre, Tech et Alt Urgell-Cerdagne)
Contexte de travail
Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet Européen transfrontalier PIROS piloté par l'université de Barcelone. L'objectif est de promouvoir la recherche et l'innovation dans la transition énergétique, en évaluant, intégrant et valorisant la géothermie comme source d'énergie renouvelable dans les zones de montagne transfrontalières entre l'Espagne, l'Andorre et la France. L'objectif du PIROS est de consolider les connaissances et le potentiel de ressource géothermale afin de contribuer à la généralisation de son usage, à la souveraineté énergétique et à l'atténuation du changement climatique dans les Pyrénées. Plus spécifiquement, cette étude permettra d'évaluer le potentiel géothermal de la zone d'étude grâce à la caractérisation spatio-temporellement les anomalies géothermiques récentes et actuelles en lien avec les structures tectoniques et les sources hydrothermales d'Andorre et de la vallée du Tech.
En cotutelle entre l'université de Montpellier et l'université de Barcelone, la thèse sera inscrite et se déroulera principalement au laboratoire Géosciences Montpellier. Des réunions de travail seront effectuées avec l'université de Barcelone mais aussi l'université de Paris Saclay. La cartographie et l'échantillonnage sera effectuée sur le terrain en collaboration avec les doctorants espagnols et parisiens et les analyses (pétrographie, géochimie, géochronologie) seront effectuées à l'université de Montpellier.
Objectifs :

L'objectif de la thèse est de caractériser où, quand et à quelle température les circulations hydrothermales ont eu lieu en relation avec l'activité tectonique, la structure des failles et des différents réservoirs géologiques. La thèse focalisera sur trois principaux systèmes hydrothermaux des failles d'Andorre, du Tech et de Cerdagne espagnole, incluant toutes les zones de résurgences hydrothermales et de recharge sur les massifs avoisinants. Elle visera à établir comment ces systèmes hydrothermaux se sont déplacés dans le temps et l'espace et à caractériser les zones à fort potentiel géothermique. Ce travail sera mené en collaboration internationale avec l'université de Barcelone, l'université de Paris Saclay, Andorra Recerca i innovacio, l'institut cartografic de Catalunya et le consell Comarcal de l'Alt Urgell. La thèse proposée sera conduite à Géosciences Montpellier, en continuité thématique avec trois autres thèses portant sur la même zone d'étude :

1 - une thèse concernant les contrôles géologiques et la fracturation sur les trajets de fluides hydrothermaux actuels et analyses isotopiques des paléo-circulations (Univ. Barcelone),

2 - une thèse portant sur l'analyse hydrologique et géochimique des eaux pour déterminer leur origine, parcours et températures de réservoir (Univ. Paris Saclay),

3 - une thèse portant sur l'acquisition de données géophysiques pour la modélisation 3D du réservoir hydrothermal (Univ. Barcelone - ICGC).

Méthodes :

- Analyse structurale des failles et des altérations : La cartographie structurale fine des zones de failles, de la juxtaposition des unités réservoirs et des altérations permettra une première caractérisation géométrique de surface et en profondeur essentielle à la compréhension spatiotemporelle du système hydrothermal et à la stratégie d'échantillonnage. Une caractérisation pétrologique permettra de bien contraindre les minéralogies, paragenèses et textures d'altération hydrothermales des échantillons prélevés.

- Géo-thermo-chronologie et géochimie : Grâce à l'érosion actuelle dans les montagnes de la zone d'étude, la thermochronologie basse température permettra de cartographier les anomalies thermiques récentes. Les analyses géochimiques permettront de caractériser les processus associés aux interactions fluides roches au sein des failles et d'interpréter les données thermochronologiques en termes de perturbations thermiques et de contrôle tectonique. Par ailleurs, la géochronologie permettra d'inférer la chronologie et le polyphasage de l'activité des failles et des altérations hydrothermales, qui est cruciale pour évaluer la durabilité des ressources géothermales. Ces données seront couplées et comparées aux données des résurgences actuelles et modèles hydrodynamiques et thermiques, et permettront de caractériser les différences entre perturbations thermiques récentes et actuelles.

- Modélisation : La modélisation numérique des données thermochronologiques (AER, QTQt-HeFTy, Pecube) permettra de reconstruire l'histoire thermo-cinématique des massifs régionaux en éliminant les échantillons impactés par l'hydrothermalisme. Cette partie pourra aussi inclure une modélisation hydrodynamique et thermique des écoulements actuels (Comsol) basée sur un modèle 3D contraint par des données géophysiques dans un volet annexe du projet. Ces modélisations seront couplées et comparées aux données cartographiques, aux altérations et aux données des résurgences actuelles et permettront d'avoir une vision évolutive des systèmes tectoniques et géothermaux.

Compétences attendues :

La personne recrutée sera titulaire d'un Master en géosciences. Les compétences attendues sont celles de la géologie générale car le sujet est pluridisciplinaire. Il nécessite des bases et au moins une appétence en particulier pour la géologie structurale (des failles et du socle), la géochronologie, la pétrologie endogène, la géochimie et la géothermie. Même si certaines de ces thématique ne sont pas bien acquises, le candidat pourra aisément les développer durant le travail de thèse.

Contraintes et risques
La première année nécessitera de nombreuses missions sur le terrain en domaine montagneux, en particulier pour la cartographie géologique et l'échantillonnage des roches.