L’objectif de cette thèse est d’estimer la capacité du bore et de ses isotopes à évaluer les mécanismes et bilans de l’altération des minéraux dans les sols. Pour ce faire, trois axes ont été développés : 1) une approche expérimentale, durant laquelle un minéral-test (la biotite) est soumis à l’action de différents agents altérants représentatifs de ceux trouvés dans les sols. 2) une approche in-situ dans un sol forestier acide, menée sur des minéraux séparés (biotite, muscovite,feldspath potassique et albite), au cours de leur altération à différentes profondeurs (site de Breuil-Chenue, France). L’objectif de cette étude est de déterminer la sensibilité du bore aux processus de la formation des sols. 3) une seconde approche in-situ sur le même site expérimental, menée cette fois-ci sur les horizons superficiels (horizon A et horizon d’accumulation des oxy-hydroxydes d’aluminium), dont le but est de déterminer la sensibilité du bore et de ses isotopes aux processus liés à la proximité de la végétation (variations saisonnières, proximité des racines). Le bore permet, grâce à sa très grande réactivité durant les mécanismes d’altération par rapport aux éléments majeurs constitutifs du réseau cristallin (observable aussi bien en conditions expérimentales qu’en milieu naturel), de tracer avec une grande sensibilité les mécanismes de dissolution ou de transformation des différents minéraux primaires, et ouvre de nouvelles perspectives quant à la compréhension et la modélisation des sols. / The objective of this thesis is to estimate the ability of boron and its isotopes to evaluate mineral weathering budgets and mechanisms in soils. In this goal, 3 different approaches were conducted:1) an experimental approach during which a test-mineral (biotite) undergoes the action of different weathering agents, representative of those found in soils.2) an in-situ approach in an acid soil profile led on different minerals (biotite, muscovite, K-feldspar and albite) handpicked at various depths and weathering state (Breuil-Chenue forest experimental site, France).The objective of this study is to determine the sensitivity of boron to soil formation processes.3) an second in-situ approach conducted on the same study site but this time on sub-surface horizons (horizon A and Al-oxi-hydroxides accumulation horizon), which aim is to evaluate the sensitivity of boron and its isotopes to mechanisms in close vicinity to vegetation (seasonal variations, vicinity of the roots). B and its isotopes able, thanks to its high reactivity during weathering mechanisms in comparison to major elements that constitute the crystallographic network (observed in experimental as well as in in-situ approaches), to trace with a great sensitivity primary minerals dissolution or transformation mechanisms, and opens new insights for the comprehension of soils.

Le Sud du Brésil est une région où l'agriculture est très intensive et la pression sur les sols est beaucoup plus importante que dans la région amazonienne. Ainsi, il est nécessaire de développer des études qui relient le développement du sol avec son matériau source respectif, en détaillant les transformations dans la zone de transition sol-roche et ses implications pour les activités environnementales et humaines. Dans ce contexte, ce travail vise à: (i) caractériser les aspects minéralogique, pédochimique et géochimiquedes profils d'altération développés en l'absence d'action humaine ou avec une intervention minimale; (ii) caractériser qualitativement et semi-quantitativement les minéraux primaires et les minéraux pedogenic dans les sols insérés dans les régions importantes de l'écosystème du Rio Grande do Sul; et (iii) évaluer l'impact des différentes intensités de pâturage sur la minéralogie d’un Oxisol sous système intégré de production soja-élevage dans le sud du Brésil. Cette étude concerce des sols du Rio Grande do Sul dont le climat subtropical (températures moyennes annuelles ~17°C, précipitations moyennes annuelles ~1800 mm/an) favorise l’accumulation de matiére organique ainsi que la formation de minéraux argileux 2:1. Les indices d'altération (Weathering Intensity Scale - WIS et Chemical Index of Alteration - CIA) établis à partir de la composition chimique des profils d'altération permettent de classer les profils selon leur degré d’altération qui correspond également à des compositions minéralogiques différentes (smectite, smectite + kaolinite, kaolinite). L'étude a montré que des sols formés à partir de la même roche ont des différences importantes liées aux différences climatiques et de relief. Finalement, après 12 ans de culture des sols avec un système intégré culture-élevage, les surfaces non pâturées présentent une proportions moins important de minéraux 2:1. D'autre part, les surfaces sous pâturage intensif et pâturage modéré présentent un comportement similaire attribué à une aluminisation plus élevée de la couche interfoliaire de minéraux 2:1. L'aluminisation plus élevée sous gestion intensive et modérée peut fixer une partie de l'aluminium dans la phase solide du sol, ce qui pourrait le rendre moins disponible pour les plantes et diminuer sa phytotoxicité. / O sul do Brasil é uma região com uma agricultura muito intensa e com grande pressão de uso do solo, consideravelmente mais intenso do que na região da Amazônia. Assim, é necessário desenvolver estudos que relacionem o desenvolvimento do solo com seu respectivo material de origem, detalhando as transformações na zona de transição solo-rocha e suas implicações para as atividades ambientais e humanas. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo: (i) caracterizar os aspectos mineralógicos, pedoquimicos e geoquimicos dos perfis de alteração desenvolvidos na ausência ou mínima ação humana; (ii) caracterizar qualitativa e semi-quantitativamente os minerais primários e os minerais pedogênicos em solos inseridos em regiões ecossistêmicas importantes do Rio Grande do Sul; e (iii) avaliar o impacto de diferentes intensidades de pastejo na mineralogia de um Latossolo, sob sistema de produção integrada soja-bovinos de corte no sul do Brasil.Este estudo foi realizado em solos do Rio Grande do Sul, onde o clima subtropical (temperatura média anual ~ 17°C, precipitação anual média de 1800mm/ano) favorece o acúmulo de matéria orgânica ea ocorrência de argilominerais 2:1.Os índices de intemperismo (Weathering Intensity Scale - WIS e Chemical Index of Alteration - CIA), considerando a composição mineralógica dos perfis de alteração, indicaram a seguinte sequência crescente do grau de intemperismo: esmectita < caulinita - esmectita < caulinita. O estudo mostrou diferenças importantes nos solos, mesmo entre aqueles formados a partir do mesmo material de origem, devido às diferenças climáticas e de relevo. Por fim, após 12 anos sob um sistema integrado de produção de soja-bovinos de corte, as áreas não pastejadas apresentaram menor intensidade para os argilominerais 2:1. Por outro lado, as áreas sob pastejo intensivo e pastejo moderado apresentaram comportamento semelhante, devido à maior aluminização da entrecamada dos argilominerais 2:1. A maior aluminização sob pastejo intensivo e moderado pode ser um dreno de alumínio na fase sólida do solo, tornando-o menos disponível para as plantas e diminuindo sua fitotoxicidade. / The Southern Brazil is a region with a very intensive agriculture and the pressure on soil use is considerably more intense than in the Amazonian region. Thus, it is necessary to develop studies that relate the soil development with its respective source material, detailing the transformations in the soil-rock transition zone and its implications for the environmental and human activities. In this context, this work aims to: (i) characterize the mineralogical and pedochemical alterations and geochemical evolution the profiles of the alteration developed in the absence, or the minimal human action; (ii) characterize both qualitatively and semi-quantitatively the primary and pedogenic minerals present in soils of important ecosystems in Rio Grande do Sul; And (iii) evaluate the effect of grazing intensities on the mineralogy of an Oxisol, in an integrated soybean-cattle beef production system of southern Brazil. This study concerns soils of Rio Grande do Sul, where the subtropical climate (mean annual temperature ~17°C, mean annual precipitation 1800mm/yr) favored the accumulation of organic matter and occurrence of 2:1 clay minerals. The indexes of weathering (Weathering Intensity Scale - WIS and Chemical Index of Alteration - CIA), considering the mineralogical composition of the alteration profiles, indicated the following increasing sequence of the degree of weathering: smectite composition <kaolinite-smectite composition <kaolinite composition. The study showed that the soils have important differences, even between those formed from the same material of origin, due to climatic differences and relief. Lastly, after 12 years under an integrated soybean–beef cattle production system, the ungrazed areas presented lower intensity of 2:1 minerals. On the other hand, areas under intensive grazing and moderate grazing presented similar behaviour due to the higher aluminization of the interlayer of 2:1 minerals. The higher aluminization under intensive and moderate grazing managements may be a drain on aluminum in the soil solid phase, making it less available to plants and decreasing its phytotoxicity.

Le Sud du Brésil est une région où l'agriculture est très intensive et la pression sur les sols est beaucoup plus importante que dans la région amazonienne. Ainsi, il est nécessaire de développer des études qui relient le développement du sol avec son matériau source respectif, en détaillant les transformations dans la zone de transition sol-roche et ses implications pour les activités environnementales et humaines. Dans ce contexte, ce travail vise à: (i) caractériser les aspects minéralogique, pédochimique et géochimiquedes profils d'altération développés en l'absence d'action humaine ou avec une intervention minimale; (ii) caractériser qualitativement et semi-quantitativement les minéraux primaires et les minéraux pedogenic dans les sols insérés dans les régions importantes de l'écosystème du Rio Grande do Sul; et (iii) évaluer l'impact des différentes intensités de pâturage sur la minéralogie d’un Oxisol sous système intégré de production soja-élevage dans le sud du Brésil. Cette étude concerce des sols du Rio Grande do Sul dont le climat subtropical (températures moyennes annuelles ~17°C, précipitations moyennes annuelles ~1800 mm/an) favorise l’accumulation de matiére organique ainsi que la formation de minéraux argileux 2:1. Les indices d'altération (Weathering Intensity Scale - WIS et Chemical Index of Alteration - CIA) établis à partir de la composition chimique des profils d'altération permettent de classer les profils selon leur degré d’altération qui correspond également à des compositions minéralogiques différentes (smectite, smectite + kaolinite, kaolinite). L'étude a montré que des sols formés à partir de la même roche ont des différences importantes liées aux différences climatiques et de relief. Finalement, après 12 ans de culture des sols avec un système intégré culture-élevage, les surfaces non pâturées présentent une proportions moins important de minéraux 2:1. D'autre part, les surfaces sous pâturage intensif et pâturage modéré présentent un comportement similaire attribué à une aluminisation plus élevée de la couche interfoliaire de minéraux 2:1. L'aluminisation plus élevée sous gestion intensive et modérée peut fixer une partie de l'aluminium dans la phase solide du sol, ce qui pourrait le rendre moins disponible pour les plantes et diminuer sa phytotoxicité. / O sul do Brasil é uma região com uma agricultura muito intensa e com grande pressão de uso do solo, consideravelmente mais intenso do que na região da Amazônia. Assim, é necessário desenvolver estudos que relacionem o desenvolvimento do solo com seu respectivo material de origem, detalhando as transformações na zona de transição solo-rocha e suas implicações para as atividades ambientais e humanas. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo: (i) caracterizar os aspectos mineralógicos, pedoquimicos e geoquimicos dos perfis de alteração desenvolvidos na ausência ou mínima ação humana; (ii) caracterizar qualitativa e semi-quantitativamente os minerais primários e os minerais pedogênicos em solos inseridos em regiões ecossistêmicas importantes do Rio Grande do Sul; e (iii) avaliar o impacto de diferentes intensidades de pastejo na mineralogia de um Latossolo, sob sistema de produção integrada soja-bovinos de corte no sul do Brasil.Este estudo foi realizado em solos do Rio Grande do Sul, onde o clima subtropical (temperatura média anual ~ 17°C, precipitação anual média de 1800mm/ano) favorece o acúmulo de matéria orgânica ea ocorrência de argilominerais 2:1.Os índices de intemperismo (Weathering Intensity Scale - WIS e Chemical Index of Alteration - CIA), considerando a composição mineralógica dos perfis de alteração, indicaram a seguinte sequência crescente do grau de intemperismo: esmectita < caulinita - esmectita < caulinita. O estudo mostrou diferenças importantes nos solos, mesmo entre aqueles formados a partir do mesmo material de origem, devido às diferenças climáticas e de relevo. Por fim, após 12 anos sob um sistema integrado de produção de soja-bovinos de corte, as áreas não pastejadas apresentaram menor intensidade para os argilominerais 2:1. Por outro lado, as áreas sob pastejo intensivo e pastejo moderado apresentaram comportamento semelhante, devido à maior aluminização da entrecamada dos argilominerais 2:1. A maior aluminização sob pastejo intensivo e moderado pode ser um dreno de alumínio na fase sólida do solo, tornando-o menos disponível para as plantas e diminuindo sua fitotoxicidade. / The Southern Brazil is a region with a very intensive agriculture and the pressure on soil use is considerably more intense than in the Amazonian region. Thus, it is necessary to develop studies that relate the soil development with its respective source material, detailing the transformations in the soil-rock transition zone and its implications for the environmental and human activities. In this context, this work aims to: (i) characterize the mineralogical and pedochemical alterations and geochemical evolution the profiles of the alteration developed in the absence, or the minimal human action; (ii) characterize both qualitatively and semi-quantitatively the primary and pedogenic minerals present in soils of important ecosystems in Rio Grande do Sul; And (iii) evaluate the effect of grazing intensities on the mineralogy of an Oxisol, in an integrated soybean-cattle beef production system of southern Brazil. This study concerns soils of Rio Grande do Sul, where the subtropical climate (mean annual temperature ~17°C, mean annual precipitation 1800mm/yr) favored the accumulation of organic matter and occurrence of 2:1 clay minerals. The indexes of weathering (Weathering Intensity Scale - WIS and Chemical Index of Alteration - CIA), considering the mineralogical composition of the alteration profiles, indicated the following increasing sequence of the degree of weathering: smectite composition <kaolinite-smectite composition <kaolinite composition. The study showed that the soils have important differences, even between those formed from the same material of origin, due to climatic differences and relief. Lastly, after 12 years under an integrated soybean–beef cattle production system, the ungrazed areas presented lower intensity of 2:1 minerals. On the other hand, areas under intensive grazing and moderate grazing presented similar behaviour due to the higher aluminization of the interlayer of 2:1 minerals. The higher aluminization under intensive and moderate grazing managements may be a drain on aluminum in the soil solid phase, making it less available to plants and decreasing its phytotoxicity.

Le gîte Turgeon est un sulfure massif volcanogène (SMV) riche en Cu-Zn, encaissé dans les roches volcano-sédimentaires ordoviciennes du Groupe de Fournier dans la Boutonnière Elmtree-Belledune, au Nouveau-Brunswick (Canada). Le Groupe de Fournier comprend les formations Devereaux et Pointe Verte, qui sont tous les deux composées de gabbros et de basaltes cousinés. Le gîte Turgeon est composé de deux lentilles de sulfures massifs Cu-Zn avec des stockwerks chalcopyrite-pyrite sous-jacents aux deux lentilles. La géochimie indique que les roches encaissantes sont des basaltes et des andésites d’affinité tholéiitique de type MORB. Les roches encaissantes proximales aux lentilles de sulfures massifs sont composées de chlorite + quartz dans les zones stockwerks, tandis que les zones adjacentes aux lentilles de sulfures massifs sont altérées en calcite + sidérite + pyrite + talc. Les sulfures à Turgeon ont une valeur δ34S moyenne de 6.9 ‰ (5.8 – 10‰), indiquant que le soufre est principalement dérivé de la réduction thermochimique de sulfate d’eau de mer ordovicienne. / The Turgeon deposit is a mafic-type Cu-Zn volcanogenic massive sulfide (VMS) deposit hosted in the Middle Ordovician gabbros, sheeted dykes, and pillow basalts of the Devereaux Formation of the Fournier Group in the Elmtree-Belledune Inlier, northern New Brunswick (Canada). The Turgeon deposit consists of two lensed-shaped Cu-Zn massive sulfide zones (“100m Zinc”, “48-49”) composed of pyrite, chalcopyrite, pyrrhotite, and sphalerite, underlain by chalcopyrite-pyrite stockworks. Trace element geochemistry indicates that the host rocks are composed primarily of tholeiitic basalts and andesites with mid-ocean ridge basalt (MORB) signatures. Alteration mineral assemblages of the footwall basalts proximal to mineralization are dominantly chlorite ± quartz in the stockwork zone, and calcite ± siderite ± pyrite ± talc near the massive sulfide lenses. Sulfides at Turgeon have an average δ34S of 6.9 ‰ (5.8 – 10‰), indicating that sulfur was derived from thermochemical reduction of Ordovician seawater sulfate.

L'étude expérimentale développée dans ce travail s'articule autour de deux phases principales. La première est la conception d'un système nanocomposite dont les éléments constituants ont été choisis judicieusement en vue d'améliorer ses performances. Le système proposé appartient à la famille des matériaux nanocomposites. Ce système est constitué d'une matrice polymère renforcée par des éléments argileux. Une étude expérimentale a été menée afin d'optimiser le choix de la matrice polymère. En effet, il a été trouvé démontré que lorsque le PDMS est greffé par des radicaux époxydes, sa compatibilité avec la Cloisite C30B devient nettement meilleure. Au niveau de cette même phase, une autre étude expérimentale a été entreprise afin de suivre l'évolution de la structure du mélange en fonction du taux de renfort. En effet, un taux de 2% de la C30B a été jugé approprié pour améliorer les performances du système étudié. Cette première phase du projet a donc abouti à la conception d'un système nanocomposite dit PDMS-Epoxyde/2%C30B. La deuxième phase du présent travail porte sur l'évaluation de l'effet des différents facteurs de cisaillement sur les phénomènes de dispersion-distribution des nanoparticules de Cloisite C30B au sein su polydiméthylsiloxane-epoxyde. Trois facteurs ont été retenus pour cette étude. Le premier étant l'effet du taux de cisaillement "la contrainte de cisaillement" sur l'efficacité du processus d'exfoliation des nanoparticules d'argile dans la matrice polymère. Selon les résultats obtenus, un taux de cisaillement adéquat favorise F intercalation et l'exfoliation mais à un degré assez limité. Cependant, sous l'effet de la déformation, il a été démontré que la qualité de la dispersion /distribution des lamelles d'argile dans la matrice polymère est meilleure que celle obtenue dans le premier cas. Le dernier élément de l'étude expérimentale développée dans le cadre de cette thèse stipule que l'effet de la diffusion moléculaire des chaînes du polymère sur la dispersion-distribution des lamelles d'argile d'une façon individuelle au sein du volume matriciel, sans apport du cisaillement, permet également d'atteindre un niveau avancé d'exfoliation-percolation.

Ce travail s’inscrit dans le cadre du projet de recherche achevant le cycle de formation des étudiants de maîtrise en génie électrique avec mémoire à l’Université Laval. Ce projet a été effectué au sein de la Faculté des sciences et de génie et le Centre d’optique, photonique et laser (COPL) de l’université Laval. À cet effet, ce mémoire contient les axes majeurs nécessaires pour une étude comparative et expérimentale des techniques d’analyse du minerai de phosphate (MP). L’objectif est de déterminer la technique la plus efficace à adopter pour mettre en place une solution in situ. Une proposition d’un système LIBS à base de FPGA pour la mesure de P2O5 est également présentée ainsi que sa conception. Tout d’abord, ce mémoire présente le contexte du projet pour bien comprendre la problématique et la motivation, ainsi que les objectifs et l’importance de mettre en place une solution in situ pour l’analyse du minerai de phosphate. Ceci nous a permis d’identifier le besoin et de repérer les exigences attendues. Aussi, le présent travail couvre une revue de littérature détaillée sur les méthodes classiques d’analyse du minerai de phosphate au laboratoire, et les techniques multi élémentaires qui permettent d’analyser plusieurs composés avec un seul équipement. La faisabilité d’utiliser une de ces techniques pour répondre au besoin a été présentée dans ce travail. Pour ce faire nous avons vérifié les limitations des trois techniques recommandées pour l’analyse des minéraux. Il s’agit des techniques ICP, XRF et LIBS. Les résultats montrent que l’XRF est incapable de quantifier les éléments légers dont le nombre atomique est inférieur à 11, alors que la LIBS permet d’avoir des résultats rapides et précis pour la majorité des éléments présents dans le minerai du phosphate. À la fin de ce mémoire, nous présentons une proposition d’un système LIBS à base de FPGA pour la mesure de P2O5 (qui est l’élément le plus important dans le minerai du phosphate) / This work is part of the research project completing the training cycle of research master at Laval University. This project was carried out within the Faculty of Science and Engineering and the Center of Optics, Photonics, and Laser (COPL). To this end, this report contains the major axes necessary for a comparative and experimental study of phosphate ore techniques analysis. The objective is to determine the most efficient technique to adopt to implement an in-situ solution. At the end of this report, we will introduce a proposal for LIBS system based on FPGA board for P2O5 measurement. First, this report presents the context of the project to understand the problem and the motivation, as well as the objectives and importance of setting up an on-line solution for the analysis of phosphate ore. Allowed us to describe the need and identify the expected requirements. Secondly, the present work covers a detailed literature review about conventional methods of analyzing phosphate ore in the laboratory, and multi-elemental techniques used to analyze several compounds with a single equipment. This work presents also the feasibility of using one of these techniques to meet the need. To do this, we have checked the limitations of the most three recommended techniques for mineral analysis. These are ICP, XRF and LIBS techniques. The results show that the XRF is unable to quantify the light elements whose atomic number is less than 11, while the LIBS allows having fast and accurate results for the majority of the elements existing in the phosphate ore. At the end of this dissertation, we present a proposal of an FPGA-based LIBS system or the measurement of P2O5 (which is the most important element in phosphate ore).

Poussée par une croissance économique rapide ces trente dernières années, la demande chinoise en matières premières a considérablement augmenté au cours de cette période. Premier importateur mondial de nombreux minerais depuis le début du XXIe siècle, la Chine, qui n’est pas un État côtier de l’Arctique, semble attentive au potentiel économique de la région, et notamment en ce qui a trait à l’exploitation des gisements miniers. Avec l’ouverture relative des accès maritimes à travers les passages arctiques, les entreprises chinoises seraient en mesure d’effectuer des économies sur les coûts de transport et pourraient plus aisément accéder aux gisements miniers du Groenland et de l’Arctique canadien. La montée en puissance de l’économie chinoise, qui s’est concrétisée depuis le début du siècle, son affirmation politique sur la scène mondiale, et sa diplomatie des ressources perçue comme agressive a contribué à développer une perception négative de la Chine au sein des opinions publiques canadiennes, danoises, groenlandaises, et islandaises. Dans un contexte de débats et d’inquiétudes sur les questions de souveraineté dans l’Arctique, les presses canadiennes, groenlandaises et danoises ont contribué à construire, dans leurs opinions publiques respectives ces dernières années, une certaine sinophobie face aux investissements directs à l’étranger chinois, qui débutent réellement en 2005. Par exemple, un sondage mené en 2015 par l’Asia Pacific Foundation of Canada faisait ressortir que près de 76% de la population canadienne était hostile à l’acquisition d’entreprises canadiennes par des entreprises chinoises, tous secteurs confondus. Au Groenland, la perspective d’opérations minières dirigées par des entreprises chinoises a provoqué l’ire des médias danois et groenlandais. Alors que certains dénoncent une stratégie géopolitique chinoise plus large dans cette région du monde, d’autres mettent l’accent sur les implications de la venue de nombreux travailleurs chinois, de même que sur les questions d’une Chine cherchant à assurer un accès à long terme aux ressources de la région, prétextant que le Groenland serait une région d’investissement majeur pour les entreprises chinoises. La Chine, par l’entremise de ses entreprises, chercherait-elle à faire main basse sur les ressources minières de l’Arctique ? L’Arctique canadien, le Groenland et le Grand Nord québécois sont-ils des territoires d’investissements majeurs pour les entreprises chinoises ? Comment les facteurs qui déterminent les choix des entreprises chinoises se sont-ils traduits dans l’Arctique ? Dans le cadre de cette recherche, trente-six entreprises et organes du gouvernement ont été consultés. Les résultats de l’enquête soulignent que ces territoires ne sont pas des régions où les entreprises chinoises investissent d’importantes sommes, mais demeurent attractifs en raison de la stabilité politique et du climat compétitif des affaires qui y règnent, ainsi que pour la qualité des ressources physiques qu’on y retrouve. Cependant, les acteurs chinois soulignent d’importants défis tels que le déficit en matière d’infrastructures maritimes et de communication dans l’Arctique, le manque d’informations sur les opportunités d’affaires, c’est le cas des projets disponibles au Groenland notamment, et les acteurs chinois soulignent également leur manque d’expérience à l’international, de même que le coût et la disponibilité de la main-d’oeuvre comme des défis importants pour les entreprises chinoises. En somme, les investissements des entreprises chinoises dans des projets miniers dans l’Arctique canadien et au Groenland s’insèrent, certes, dans les stratégies globales des entreprises chinoises qui visent à diversifier et sécuriser leurs sources d’approvisionnements. En revanche, s’il apparaît que les territoires arctiques ne sont pas des régions d’investissements majeurs pour les entreprises chinoises dans le secteur extractif, les acteurs chinois sondés raisonnent, de manière générale, selon une logique de marché et recherchent donc, pour la plupart, à assurer la rentabilité de leur entreprise par la réalisation de gains. Outre les fluctuations des prix des matières premières sur les marchés mondiaux qui affectent grandement les opérations minières globales, de nombreux facteurs dans l’Arctique tels que l’éloignement, les conditions météorologiques extrêmes, et le manque d’infrastructures augmentent considérablement le coût de faire des affaires dans le secteur minier dans l’Arctique, qui demeure un marché niche. / Driven by rapid economic growth over the past thirty years, the Chinese demand for raw materials has experienced a rapid and sustained growth. As the largest net importer of many commodities from the beginning of the 21st century, China, which is not a coastal State of the Arctic Region, seems to be interested to the economic opportunities and potential of the region, particularly with regard to the exploitation of mineral deposits. The opening of maritime access through the Northwest Passage in the Canadian Arctic Archipelago might be an opportunity for Chinese mining companies to save on transportation costs and to more easily access mineral deposits in Greenland and in the Canadian Arctic. The rise of China’s economic growth since the beginning of the 21st century, its political affirmation in the world’s affairs, and its resource diplomacy perceived as aggressive contribute to develop a negative perception of China from Artic Coastal States Public Opinions. In a context of debates over issues of sovereignty in the Arctic, there were concerns in Canadian, Danish and Greenlandic Medias on Chinese investment abroad which have prevailed since the early 2000s. For example, a survey conducted in 2015 by the Asia Pacific Foundation of Canada revealed that nearly 75% of the Canadian population was hostile to a Canadian-based take-over bid by a Chinese entity. In Greenland, the prospect of mining operations led or run by Chinese companies were denounced in both the Danish and Greenlandic Medias. While some analysts fear a wider Chinese geopolitical strategy in this region, others focus on the implications of massive arrival of Chinese workers, as well as the risk that China seeks to ensure a long term access to the mineral resources of the Arctic, pretexting that Greenland is a priority investment area for Chinese mining companies. It is thus possible to ask the question whether Chinese mining related companies seek to get its hands on Arctic mining resources. Are the Canadian Arctic Greenland or the Northern Quebec priority investment areas for those Chinese actors? What are the overriding factors driving Chinese mining investments in the Arctic? In the frame of this research, thirty-six Chinese actors either firms or government-based organizations were surveyed. The results of the survey highlight that the Arctic area is not a priority in Chinese Mining company’s strategies. However, these mining jurisdictions attract Chinese investments because of the political stability and competitive business affairs environment in both Canada and Greenland, and the quality of proven mineral deposits resources in the region. The survey also highlights important challenges faced by Chinese respondents such as the lack of infrastructure in the Arctic, the lack of information on business opportunities in this part of the world, weak experience on International Business, high costs and the perceived lack of available experienced manpower. While it appears that the Arctic region is not a priority investment area for Chinese Mining companies, these investors seek to diversify supply partners while ensuring a steady and secured flow of raw materials. In this regard, our survey shows that most Chinese companies are thinking on a market-based logic to ensure the profitability of their business and achievement gains. However, despite the price fluctuations on world markets which affect global mining operations, the remoteness and the extreme weather conditions in the Arctic, as well as the lack of infrastructure are among those factors that affect and increase the cost of doing business in the north. It points out that Arctic mining remains a niche market.

Titre de l'écran-titre (visionné le 26 février 2024) / Les excavations réalisées dans le roc sont des ouvrages qui présentent un potentiel d'instabilités et de chutes de blocs. Dans plusieurs cas, ces instabilités sont d'origine structurale. Ceci est particulièrement vrai lorsque le massif rocheux est caractérisé par des discontinuités persistantes et lorsque le régime de contraintes in-situ est faible. Ces instabilités représentent des risques importants pour les opérations minières notamment pour la santé et la sécurité des travailleurs. La caractérisation structurale des massifs rocheux est à la base des analyses de la stabilité. Les méthodes manuelles sont celles qui sont traditionnellement utilisées dans l'industrie. De nouvelles technologies commencent à émerger et à être appliquées dans le domaine de la caractérisation structurale. La technologie LiDAR offre une avenue intéressante et prometteuse à la caractérisation structurale mais encore très peu utilisé dans le domaine minier souterrain. En effet, peu de cas d'étude existent dans la littérature démontrant son applicabilité dans un milieu minier en production. Ce mémoire présente donc une méthodologie utilisant la technologie LiDAR afin de caractériser le massif rocheux dans un milieu minier souterrain en opération. Une comparaison entre les méthodes utilisées traditionnellement sur le terrain et des méthodes numériques a été effectuée. Différentes technologies LiDAR ont également été comparées entre elles. Il a été observé que les résultats obtenus de la caractérisation structurale numérique sont plus reproductibles que ceux obtenus manuellement. Le biais humain introduit dans la donnée est également moindre. Les approches numériques permettent de quantifier adéquatement l'orientation des discontinuités. La trace des discontinuités est également évaluée adéquatement avec les outils LiDAR lorsque les surfaces des excavations sont exemptes de grillage. Les mines Mine 2 et MP8H de la propriété Raglan ont servi de cas d'étude dans le cadre de ce mémoire, afin de démontrer la performance et l'applicabilité de la technologie LiDAR pour caractériser les discontinuités d'un massif rocheux

La croûte intra-océanique du sud-Kohistan comprend les complexes de Spat et Jijal, les amphibolites de Kamila et le complexe de Chilas. Le complexe de Jijal est une intrusion litée constituée de dunite, clinopyroxénite à olivine, websterite, webstérite à grenat et de gabbro à grenat. Mis en place à l'interface manteau croûte, il résulte de la cristallisation fractionnée sous haute pression et haute température (10-12 Kbars; 800- 1100°C) d'un liquide tholéiitique d'arc intra-océanique hautement magnésien. Les roches de Thak Gah (complexe de Chilas) ont cristallisé sous plus faible pression et température (5 - 6 kbars, 800 à 950°C) dans un réservoir magmatique plus superficiel. Les métaplutonites de Chilas et Kamila présentent également des signatures géochimiques analogues à des tholéiites d'arc insulaire. Au contraire, les amphibolites à grains fins du Groupe de Kamila apparaissent comme des métavolcanites de type N-MORB, elles représentent des reliques de croûte océanique et le substratum de l'arc du Kohistan. Plusieurs horizons enrichis en PGE caractérisent le complexe de Jijal. Des enrichissements en Ir,Ru, Ni corrélés au Cr dans les dunites, indiquent que l'irridium et le ruthénium précipitent précocément avec la chromite sous haute fugacité d'oxygène. Des enrichissements en Ir et Ru du même type caractérisent les dunites chromifères des complexes de Thak Gah et de Spat. Dans les webstérites à grenat de Jijal, des sulfures disséminés (chalcopyrite, pentlandite, pyrrhotite± pyrite) et des minéraux du Groupe du platine (témagamite, monchéite, mérenskyite et sperrylite) correspondent à des enrichissements en Ir, Ru, Pt, Pd, Au, Ni et Cu. Ils résultent de la formation d'un liquide sulfuré consécutif à la baisse de f02. Dans les gabbros à grenats, des enrichissements en Pt, Pd et Cu traduisent l'action de fluides hydrothermaux tardi-magmatiques. Ces minéralisations diffèrent de celles du Bushveld. La saturation en soufre induite par les processus de cristallisation sous haute pression apparaît le moteur essentiel des dépôts observés dans les webstérites à grenats. De telles minéralisations représentent un exemple type de dépôts de PGE associés aux arcs insulaires.

La dissolution de verres borosilicatés en présence de minéraux magnésiens a été étudiée. Ces minéraux (dolomite, illite, smectite…) appartiennent à la couche géologique (Callovo-Oxfordien) destinée à accueillir le stockage des déchets nucléaires vitrifiés en France. Ils contiennent du magnésium, élément capable d'entretenir l'altération du verre lorsqu'il est disponible en solution. Dans les milieux confinés du stockage, la réactivité des solides contrôle la composition de la solution et peut être la force motrice de l'altération des verres nucléaires. Les expériences montrent que les carbonates magnésiens (hydromagnésite, dolomite) entretiennent l'altération du verre : la précipitation de silicates de magnésium empêche la recondensation du silicium dans la couche passivante en surface du verre. Plus le minéral magnésien est soluble, plus l'altération du verre est importante. Les phases argileuses purifiées (illite, smectite…) du Callovo-Oxfordien (COx) augmentent également l'altération du verre. La moitié du magnésium échangeable de ces phases a été remplacée par du sodium lors du protocole de purification. Dans ces conditions, l'effet des phases argileuses sur l'altération du verre est en partie dû au pH acide qu'elles imposent. Le modèle d'altération des verres GRAAL implémenté dans le code de transport réactif HYTEC a permis de confirmer et de quantifier les mécanismes identifiés à partir des expériences en système fermé. Des expériences en cellule de diffusion, deux compartiments séparés par une barrière diffusive inerte, ont permis de valider une modélisation du transport réactif. Ces expériences, plus représentatives des conditions de stockage, où le bloc de verre sera séparé du COx par les produits de corrosion des aciers, illustrent le ralentissement des cinétiques attendu compte tenu de l'éloignement du verre et des minéraux réactifs. / Borosilicate glasses dissolution has been studied in presence of magnesium minerals. Those minerals (dolomite, illite, smectite…) belong to the Callovo-Oxfordian (COx) claystone layer, studied in France as a potential site for nuclear waste disposal. Such minerals contain magnesium, an element able to sustain glass alteration when it is available in solution. In the confined media of the wastes disposal, thesolids reactivity controls the solution composition and can be the driving force of nuclear glass alteration. Experiments show that magnesium carbonates (hydromagnesite and dolomite) increase in the glass alteration: the precipitation of magnesium silicates consumes silicon which slows down the formation of the glass passivating layer. The lower the magnesium mineral solubility, the lower the glass alteration.The purified clay phases (illite, smectite…) from the COx layer increase the glass alteration. Half the magnesium was remplaced by sodium during the purification process. In such conditions, the effect of clay phases on glass alteration is in part due to the acidic pH-buffering effect of the clay fraction. The GRAAL model implemented in the geochemical transport code HYTEC has confirmed and quantified the mechanisms put in evidence in the experiments. Cells diffusion experiments where the two solids were separated by an inert diffusion barrier allow to valid reactive transport modelling. Such experiments are more representative of the glass package which will be separated from the COx by corrosion products. They show that glass alteration rate is reduced when solids are not close.