Les objectifs de cette thèse sont (1) de définir les facteurs contrôlant le développement à grande échelle des plateformes carbonatées intracratoniques et (2) de relier la diagenèse précoce des discontinuités avec les paléoenvironnements et les modèles de stratigraphie séquentielle. L’évolution de la plateforme carbonatée de l’ouest de la France a été reconstituée de l’Aalénien à l’Oxfordien (17 millions d’années). La topographie du socle contrôle la répartition latérale des bathymétries jusqu’au Bathonien moyen. La tectonique régionale favorise ou empêche localement la production carbonatée. À l’échelle des bassins ouest-téthysiens, des phases généralisées de disparition et de croissance des plateformes carbonatées sont contrôlées par les variations du climat d’une période de 9 millions d’années. La production carbonatée est faible pendant les périodes humides et importante au cours des périodes sèches perturbées par de courtes moussons. Des analyses isotopiques (δ18O et δ13C) à haute résolution ont été réalisées sur des ciments précoces variés localisés sous des discontinuités, permettant de reconstituer l’histoire paléoenvironnementale aboutissant à leur formation. Les ciments en dents de chien ainsi que les ménisques et enveloppes micritiques analysées ont précipité directement en calcite faiblement magnésienne dans l’eau de mer. Un nouveau modèle reliant architecture, stratigraphie séquentielle, faciès et diagenèse précoce est proposé pour une bordure de plateforme oolithique. Sur la plateforme interne, les discontinuités passent latéralement de surfaces subaériennes à des hardgrounds marins, dont l’érosion aboutit au dépôt de niveaux à intraclastes sur la bordure de plateforme. La cimentation précoce est uniquement localisée sous les discontinuités et est absente dans la bordure de plateforme où la sédimentation est continue. / The objectives of this thesis are (1) to characterize the factors controlling the large-scale development of intracratonic carbonate platforms and (2) to link early diagenesis of discontinuities with palaeoenvironments and sequence stratigraphy models. The evolution of the western France carbonate platform is reconstructed from the Aalenian to the Oxfordian (17 million years). The basement topography controls bathymetries until the mid-Bathonian. Regional tectonics promotes or prevents locally carbonate production. General stages of carbonate platform growth and demise in western Tethyan basins are controlled by 9 million years’ climatic variations. Carbonate production is low during humid intervals and high during dry intervals disturbed by short periods of intensive rainfall. High resolution isotopic analyses(δ18O and δ13C) were performed on various early cements located below discontinuities to reconstruct the palaeoenvironmental conditions leading to their formation. Dogtooth cements, micritic meniscus and envelopes precipitated in low-magnesium calcite directly in seawater. A new model, linking architecture, facies, sequence stratigraphy and early diagenesis is proposed for an oolitic platform wedge. On the inner platform, discontinuities change laterally from subaerial surfaces to marine hardgrounds, whose erosion leads to the deposit of an intraclasts level on the platform wedge. Early cements are only located under discontinuities and are absent in the platform wedge because of a continuous sedimentation rate.

Vor dem Hintergrund des steigenden Lithiumbedarfs und der Ungleichverteilung der weltweiten Lithiumvorkommen gilt es auch, kleinere, heimische Vorkommen, wie die Zinnwalditlagerstätte bei Zinnwald/Cínovec, für eine mögliche Lithiumgewinnung zu untersuchen. Hierfür wurden zur Darstellung von Lithiumcarbonat zwei Verfahren entwickelt, optimiert und ökonomisch bewertet. Dabei konnte gezeigt werden, dass insbesondere das Direktcarbonatisierungsverfahren mit überkritischem CO2 aufgrund des geringen Chemikalienverbrauchs, der hohen Selektivität für Lithium, als auch dem breiten Anwendungsspektrum für weitere primäre und sekundäre Lithiumressourcen ein vielversprechender Ansatz für eine technische Umsetzung darstellt. Des Weiteren wurde die elektrodialytische Darstellung von Lithiumhydroxid untersucht und optimiert. Mittels einer erstellten Simulation wurden hierfür nicht nur Anforderungen an prozessierbare Ausgangslösungen definiert, sondern auch ein Aufbau zur Erhöhung der Prozessstabilität entwickelt, der eine kontinuierliche Filtration eines oder mehrerer Kreisläufe der Elektrodialyse erlaubt.

Cette thèse explore la possibilité d'utiliser des déchets solides carbonatés issus du procédé Solvay de fabrication de carbonate de sodium (Na2CO3) comme réactifs pour le traitement de l'H2S à des concentrations trouvées typiquement dans des stations d'épuration des eaux usées. Dans un premier temps, la réactivité de deux résidus issus du procédé Solvay ont été évalués en termes d'efficacité d'abattement d'H2S dans un réacteur gaz-liquide-solide à l'échelle laboratoire (250 ml). Ce réacteur fonctionne en mode semi-continu (passage continu du gaz à travers un volume fixe de suspension). L'influence des paramètres opératoires comme la teneur en solide de la suspension, la concentration en H2S, la vitesse d'agitation et le volume de suspension a été examinée. Les processus cinétiques et physico-chimiques mis en jeu ont été identifiés et expliqués malgré le milieu réactionnel complexe. Dans un deuxième temps, l'étude du traitement d'H2S a été réalisée à l'échelle pilote sur un site industriel de Solvay en utilisant une colonne à bulles avec passettes (170 L) qui fonctionne également en mode semi-continu. Les résultats de l'étude paramétrique à l'échelle laboratoire ont été confirmés à l'échelle pilote. Finalement, la colonne a été évaluée avec un effluent gazeux réel issu d'une station d'épuration d'eaux usées à Graulhet (81) qui contient jusqu'à 200 ppmv d'H2S. En présence d'autres gaz comme le méthane (0,4 % vol.), le dioxyde de carbone (2,5 % vol.), le système s'est révélé efficace pour l'abattement sélectif d'H2S. Un abattement quasi-total (100 %) a pu être maintenu pendant au moins deux semaines avec un batch de la suspension à base de résidu. Cette étude démontre la compétitivité du procédé en termes d'efficacité et de coût pour le traitement d'H2S dans des conditions ambiantes. Les résultats obtenus démontrent également la possibilité de transposition du procédé à l'échelle industrielle. / The purpose of this study to valorize solid wastes from the Solvay process for the production of sodium carbonate as reagents for the treatment of H2S in air at concentrations typically found in wastewater treatment plants (tens to hundreds of ppmv of H2S). Firstly, the reactivity of two residues was evaluated in a gas-liquid-solid reactor at laboratory scale (250 ml). This reactor operates semi-continuously (continuous passage of gas through a fixed volume of slurry). The influence of operating parameters including the solid content of the suspension, the concentration of H2S, the stirring speed and the volume of suspension was discussed. The kinetics, physicochemical processes as well as mechanism involved have been identified despite the complex reaction medium. Secondly, the H2S treatment was investigated at pilot scale using a bubble column with trays (170 L) which also operates in semi-continuous mode. The results of the parametric study obtained at laboratory scale were checked at pilot scale. Finally, the column was evaluated with a real gaseous effluent from a wastewater plant in Graulhet (Tarn, France) which contains up to 200 ppmv of H2S. In the presence of other gases as methane (0.4% vol.) and carbon dioxide (2.5% vol.), the system has proven to be effective for the selective elimination of H2S. A near total abatement (100%) was maintained for at least two weeks with only one batch of suspension. Stable and non-volatile sulfur compounds (sulfates, sulfites, thiosulfates) were formed as products of the process. This study demonstrates the competitiveness of the process in terms of cost-effectiveness for the treatment of H2S in ambient conditions. The results obtained also demonstrate the possibility of scaling-up the method to an industrial scale.

The Jurassic ammonites from the Northern Bohemia has been revised on the base of the material stored in the National Museum in Prague and the Faculty of Science, Charles University in Prague. 23 species and 19 genera, belonging to 7 families were described on the basis of this systematical revision. This ammonite assemblage indicates a proportional occurence of the Boreal, Tethyan and also cosmopolitan taxa. Stratigraphically important taxa suggest a considerably longer period of sedimentation, predominantly represented by the Upper Jurassic carbonates. This interval may contain up to 9 ammonite zones. A pilot microfacial analysis of carbonates from Peškova stráň area (in Krásná Lípa vicinity) indicates a considerably higher variability of sedimentation area. The presence of micritic carbonates suggests the existence of a widespread areas in the Late Jurassic sea covering the Bohemian Massif. The biostratigraphy and palaeogeography is briefly discussed in the European Late Jurassic context. Key words: ammonites, Upper Jurassic, Northern Bohemia, carbonate sediments, biostratigraphy, palaeogeography

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI)

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Phylloid-algal mounds form heterogeneous hydrocarbon reservoirs in the southeastern portion (Blanding sub-basin) of the Paradox Basin. Well-studied Lower Ismay mounds exposed along walls of the San Juan River gorge in the vicinity of Eight Foot Rapids, the west limb of the Raplee Anticline, and at the classic Honaker Trail locality (southwestern Paradox Basin) have often been cited as outcrop analogs of productive subsurface mounds. Until now, however, there has not been a complete description of the distribution, size, and spacing of outcropping algal mounds at the classic Eight Foot Rapids locality. The Lower Ismay sequence was analyzed in the context of a build-and-fill model of deposition. There are three facies associations within the sequence: 1) a basal lowstand to middle highstand pre-mound facies association, 2) a late highstand to middle falling stage phylloid algal-dominated relief-building facies association, and 3) a late falling stage, post-mound relief-filling facies association. Above the basal maximum flooding surface (Gothic Shale), the facies succession displays a distinct shallowing upward trend through the Lower Ismay sequence. Mound dimensions and facies stacking patterns permit evaluation of two depositional models. The first is a traditional, moderate- to low-energy model of vertical and radial mound accumulation of phylloid algal plates. The second is a high-energy, tidally influenced model of accumulation wherein mounds become hydrodynamically elongate. Outcrop data indicate that algal-dominated buildups are domal in shape with no preferred axis of elongation. These patterns do not support a hydrodynamic accumulation of loose algal plate fragments. The absence of in-situ algal thalli in all but the upper few tens of centimeters of the mounds, however, argues against a purely biological/ecological origin of mounds. A down-stepping ramp model is proposed wherein a muddy algal facies was deposited at the base of the mounds in the low energy of the outer ramp, followed by a grain-rich algal core in the mid-ramp environment. Mounds tops accumulated in an algal bafflestone facies in the inner ramp setting. Restriction of energy due to basinward algal buildup may have also contributed to deposition of algal bafflestone. Mounds accumulated radially at differential rates and were influenced by these variations in energy. This differential deposition of microfacies and subsequent diagenetic alteration have produced heterogeneities in algal reservoir rock, producing algal mound reservoirs that have a high potential for compartmentalization.