Thèse de Ugo Geymond

D’abord découvertes dans les années 1970 au niveau des dorsales medio-océaniques (Welhan & Craig, 1979), les émanations d’H₂ naturel sont également observées depuis peu au cœur des continents, notamment dans les parties les plus anciennes que sont les cratons précambriens. Du fait de l’accessibilité de la ressource et du nombre d’émanations déjà identifiées, ces émanations continentales sont désormais un objet d’étude de premier intérêt.
Malgré la démultiplication des observations d’H₂ en surface ces dernières années (Larin et al., 2015 ; Zgonnik et al., 2015 ; Prinzhofer et al., 2019), les processus menant à cette genèse en profondeur sont encore relativement mal contraints. Dans la littérature, plusieurs mécanismes possibles sont avancés (Truche et al., 2020 et références associées) parmi lesquels : la réduction de l’eau associée à l’altération des roches contenant du Fe(II) comme en milieu océanique ; la radiolyse de l’eau due à la désintégration radioactive de l’U, du Th et du K ; le dégazage des magmas ; la réaction de l’eau avec les radicaux de surface pendant la fracturation mécanique des roches silicatées; mais aussi la déshydrogénation des minéraux argileux ; la réaction de l’eau avec FeS pour former FeS₂ + H₂ ou encore, en subsurface les activités de certaines bactéries anaérobies fermentaires et de cyanobactéries.

Cette thèse réalisée en collaboration IPGP-UPPA-IFPen vise à explorer plus spécifiquement les réactions de production d’H₂ dans les environnements continentaux lors de l’altération de minéraux riches en Fe(II), en se focalisant sur des sites naturels prometteurs mais encore assez peu explorés dans l’ouest de l’Australie. Dans cette région, plusieurs lithologies constituant le socle sont potentiellement intéressantes dans le cadre de la production d’H₂ dans la mesure où elles sont particulièrement riches en fer (roches ultrabasiques, BIF, etc) et localisées à l’aplomb de dépressions circulaires signalant des émanations d’H₂ (Moretti et al., 2021b, Frery et al., 2021).
L’identification des sources et des puits sur le terrain, couplée à des expériences de laboratoire et de la modélisation thermodynamique, doit permettre : (1) de préciser les mécanismes réactionnels de production de H₂ en domaine continental et leur cinétique ; (2) de quantifier les flux et d’estimer le réel potentiel en termes de ressource en fonction des lithologies étudiées.