Th.--Sci.--Nancy--I.N.P.L., 1982.

La partie supérieure de la Formation Khuff est un réservoir représentant le plus grand champ gazier mondial, d'âge Permien supérieur à Trias inférieur. Il est formé de la succession de calcaires, de dolomies et de sulfates. Sa production est principalement contrôlée par des intervalles d'épaisseur généralement inférieure à 10 m, totalement dolomitisés, appelés super-drains ou super-K, connectés sur plusieurs dizaines de kilomètres.Les objectifs de l'étude sont (1) de définir la mise en place et l'extension des super-drains dans un cadre stratigraphique, (2) de comprendre la diagenèse contrôlant leurs propriétés réservoirs et (3) de comparer la mise en place des corps dolomitiques stratiformes précoces ou tardifs liés aux failles à ceux d'un analogue à l'affleurement, à savoir les formations calcaréo-dolomitiques d'âge Jurassique supérieur en Provence.Pour les atteindre, des analyses sédimento-diagénétiques (sédimentologiques, pétrographiques et géochimiques) ont été entreprises sur les deux objets d'études du réservoir de subsurface et de l'analogue réservoir d'affleurement. Pour ce dernier, une modélisation en 3D de corps diagénétiques liés aux failles a été réalisée. Les principaux résultats sont que :- les localisations des super-drains ont été contrôlées par la dynamique sédimentaire de séquences à basse fréquences (SBF) et à haute fréquence (SHF) ;- des super-drains sont localisés au sommet des SBF sous les discontinuités d'émersions et à la limite des fronts de dolomitisation de reflux différé. / The upper part of the Khuff Formation includes the biggest gas reserves in the world, from Upper Permian to Lower Triassic age. It is composed by the succession of limestone, dolomite and sulfate. The gas production is mainly driven by layers typically thinner than 10 m, fully dolomitised, and called super-drains or super-K and connected over several dozen kilometers.The goals of this study are (1) to define the formation and the extension of super-K layers in a stratigraphic framework, (2) to understand the diagenesis controlling their reservoir properties and (3) to compare the creation of early stratabound and late fault-related dolomite bodies with an outcrop analogue, from the limestone and dolomite formations from Provence from Upper Jurassic age.To reach this goal, sedimento-diagenetic analyses (sedimentological, petrographical and geochemical) have been carried out on studied objects, the subsurface reservoir and the outcrop analogue reservoir. For the latter, 3D modelling of fault-related dolomite bodies have been realised. The main results are:- the locations of super-K have been controlled by the sedimentary dynamics of low frequency sequences (SBF) and high frequency sequences (SHF) ;- some super-K are located at the top of SBF under emersion unconformities and at the rim of dolomitisation fronts associated to postponed reflux. The reflux was made of brines, coming from synsedimentary dolomite bodies associated with marine transgressions that followed the emersions. This model is corroborated by an outcrop analogue, which is a dolomite reservoir underlying a long lasting emersion unconformity;

Ce travail sur le broyage micronique de la dolomie a permis d'étudier le comportement de deux nouveaux broyeurs: le broyeur RSK LAB 10-25 MATTER PARTNER à billes humides (broyeur à circulation forcée) et le broyeur alpine AFG 100-50 ATP (voie sèche à jets d'air). L'étude sur le broyage par voie humide a permis d'apprécier la grande efficacité de ce broyeur. Les paramètres essentiels sont la vitesse de rotation et le débit d'alimentation. Les granulométries grossières présentent une réaction de broyage du premier ordre et un broyage non linéaire en fonction du temps. Les granulométries fines ne présentent pas de reaction du premier ordre, mais un broyage linéaire en fonction du temps. Une méthode de dimensionnement, derivée de la méthode Mac Cabe et Thiele a été proposée. Les dispersants industriels jouent un rôle essentiellement rhéologique et favorisent l'action de broyage. Dans le cas de la dolomie le polyacrylate de sodium a un effet plus important que le polynapthalène sulfonate de sodium. L'étude du broyeur à jets d'air a mis en évidence le couple prépondérant: Vitesse du sélecteur-pression de broyage. Quelle que soit la nature du broyage, nous n'avons pas observé de modifications importantes quant aux propriétés physico-chimiques de la dolomie. L'obtention des poudres ultrafines relève d'un processus de division et la réactivité des produits peut être reliée totalement au développement de la surface

Afin d'évaluer les hypothèses de recyclage interne du carbone par la subduction et de formation de diamant dans la croûte subductée, des expériences ont été réalisées en presse multi-enclumes sur l'assemblage Fe-dolomite + quartz (présent dans les sédiments subductés ou formé par l'altération des basaltes) dans des conditions de pression-température de 4 à 14 GPa et de 800 à 1600°C. Deux études ont été menées : la stabilité de cet assemblage a d'abord été testée en conditions rédox intrinsèques puis en conditions réductrices ; ensuite, les interactions avec le coin mantellique ont été évaluées en étudiant, d'une part, les processus d'échange entre un cylindre de Fe-dolomite + quartz et un cylindre de péridotite à grenat, et d'autre part, les équilibres de phases dans des mélanges péridotite-sédiment. Cette étude montre qu'un sédiment (ou une éclogite) carbonaté est déstabilisé à plus faible profondeur en présence de fer. De plus, les conditions réductrices imposées par le manteau diminuent encore la stabilité de cet assemblage lors de la subduction. Une zone réactionnelle à clinopyroxène + Fe-magnésite se forme à l'interface slab/manteau. L'infiltration du carbone dans le coin mantellique est très rapide et de la magnésite s'y forme. Ainsi, un recyclage des carbonates à grande profondeur semble peu probable. Ces expériences montrent également que du graphite ou du diamant peut se former au sommet de la croûte océanique subductée par réduction des carbonates à basse température.

Divers types de roches de la série cambrienne de Canaveilles se font transformer en skarns au voisinage du granite hercynien de Costabonne (Pyrénées orientales). Le présent travail s'intéresse plus spécialement aux skarns formés sur les marbres et dolomies massives (première partie). Dans ce dernier cas, une zonation très fréquemment rencontrée voit la succession : dolomie / calcite + forstérite / diopside / clinopyroxène salitique / grenat grossularitique. Les différents minéraux rencontrés sont analysés à la microsonde électronique. Un grenat andraditique a pu se développer de façon précoce, avant le grenat grossularitique, et les zonations métasomatiques ont pu évoluer au cours du temps. Les altérations des minéraux primaires voient le développement d'amphiboles, de quartz, de sulfures et d'un minéral de tungstène : la scheelite. Dans une deuxième partie, une réflexion à caractère théorique est proposée sur la formation des skarns (discussion du modèle de Korzhinskii) et une règle des phases généralisée à un système de zones métasomatiques est présentée. La troisième partie est consacrée à l'analyse des conditions de pression, température etc. qui ont prévalu lors de la formation des skarns, ainsi qu'à la discussion des compositions isotopiques (S, C, O) des skarns et encaissants ; on met en évidence une source externe, à la fois en carbone, soufre et oxygène (source " profonde ") pour le fluide qui a percolé. Les mesures des compositions isotopiques d'autres skarns des Pyrénées, porteurs ou non de scheelite (Salau, Roc Jalère, Lacourt), indiquent que la condition d'une minéralisation en tungstène est la présence d'un fluide ayant une telle signature isotopique " profonde ". La comparaison entre les skarns de Salau et Costabonne met en évidence le rôle réducteur du carbone des marbres de l'encaissant sur la nature des associations minérales des skarns à Salau.

Ce travail a pour objectif de tester des solutions viables et durables pour la phytoremédiation de sols contaminés en éléments traces. Il inclut à la fois des données sur l'évaluation initiale et résiduelle des risques (biomonitoring) et sur des solutions de phytomanagement à long terme utilisant des plantes et microorganismes associés, en particulier la phytoextraction aidée couplant l’épuisement du pool labile de contaminants du sol, la production de matière première végétale et la restauration de services écosystémiques. La phytotoxicité du Cu, le rôle améliorant des amendements organiques et minéraux et la tolérance des plantes ont été examinés utilisant des essais biologiques ainsi qu’une technique de dilution du sol. L'utilité d’une lignée de mutant de tournesol (Helianthus annuus) et d’une lignée parental de tabac (Nicotiana tabacum) pour le biomonitoring de sols contaminés en Cu a été investiguée. Les paramètres biochimiques qui sont en relation avec le statut antioxidant des plantes et leurs réponses moléculaires à l’excès de Cu ont en général montré une plus grande sensibilité que les traits morphologiques. Le tabac est plus tolérant au Cu que le tournesol. Des bactéries endophytes issues de différentes sources, notamment des graines d’une population métallicole d’une graminée (Agrostis capillaris) peuvent stimuler la croissance du tournesol et du tabac aux expositions en Cu modérément en excès. Pour ces plantes annuelles, accumulatrices secondaires du Cu et à phénotype d’exclusion, l'augmentation de la capacité de phytoextraction de Cu par les parties aériennes s’effectue principalement par l’accroissement de la biomasse aérienne, plutôt que par celui de sa concentration en Cu. Par conséquent, une attention a été prêtée aux pratiques agricoles dans les essais en parcelles sur site. Plusieurs options d’amélioration ont été examinées in situ: l'application d’amendements du sol, l'utilisation de lignées de mutants et de variants somaclonaux, la rotation de cultures et des cultivars, la bioaugmentation, la fertilisation, l’irrigation, etc. Deux lignées de mutants et des cultivars commerciaux de tournesol ainsi qu’une lignée parentale de tabac ont montré un fort potentiel pour la phytoextraction du Cu, accompagné d’une production significative de graines et/ou autre biomasse valorisable. Les solutions de restauration écologique basées sur la phytoextraction, utilisant des plantes annuelles accumulatrices secondaires de Cu permettraient (1) la décontamination progressive des sols contaminés en Cu au cours des rotations culturales, (2) un retour financier lié à la valorisation de la biomasse végétale, et (3) la restauration de services écosystémiques. / This work aimed at assessing sustainable phytoremediation options for trace element-contaminated soils. It includes both the assessment of initial and residual risks (biomonitoring) and long-term sustainable decontamination options using plants and associated microbes, especially aided phytoextraction with the secondary purposes of producing plant-based feedstock and restoring ecosystem services. Copper phytotoxicity, the improving role of soil conditioners, and plant tolerance were tested using a bioassay as well as a fading technique. The usefulness of a mutant line of sunflower (Helianthus annuus) and a motherline of tobacco (Nicotiana tabacum) for the biomonitoring of Cu-contaminated soils was investigated. Biochemical parameters in relation to antioxidant status of plants and molecular responses to Cu excess generally showed a greater sensitivity than morphologic ones. Tobacco has a higher Cu tolerance than sunflower. Endophytic bacteria from various sources, notably from the seeds of metallicolous populations of grasses (Agrostis capillaris) can promote the growth of sunflower and tobacco exposed to Cu excess. For annual Cu-secondary accumulator plants with an excluder phenotype, increase in shoot Cu removal occurred primarily through increase in shoot biomass, rather than in shoot Cu concentration. Therefore, attention in field trials was paid to agricultural practices. Various improving options were tested in situ: application of soil amendments, the use of mutant lines and somaclonal variation, cultivars and crop rotation, bioaugmentation, fertilization, irrigation, etc. Two mutant lines and some commercial cultivars of sunflower as well as the motherline of tobacco showed a high potential for Cu phytoextraction as well as for plant-based feedstock. Ecological restoration options for Cu-contaminated soils based on phytoextraction using annual Cu-secondary accumulator plants with a high shoot biomass would (1) result in the progressive decontamination of Cu-contaminated soils during crop rotations, (2) provide a financial return through biomass valorization, and (3) promote ecosystem services.