De l'espace au terrain : développement d'une méthodologie d'exploration multi-échelle des terres rares dans les systèmes à carbonatites combinant les données hyperspectrales EnMAP et la fluorescence X portable.

Les éléments des terres rares (REE) sont des matières premières critiques essentielles à de nombreuses technologies de la transition énergétique, notamment aux aimants permanents utilisés dans les véhicules électriques et les éoliennes. Les complexes carbonatitiques et alcalins abritent certaines des plus importantes ressources mondiales en REE et constituent donc des environnements majeurs pour l'exploration. Cependant, leur exploration reste difficile en raison de leur forte hétérogénéité minéralogique et géochimique. Les concentrations en REE peuvent varier de quelques centaines de ppm à plusieurs pourcents sur de courtes distances, tandis que les signatures primaires peuvent être fortement modifiées par l'altération. L'altération peut modifier profondément la distribution des REE dans les systèmes carbonatitiques. La dissolution des carbonates et d'autres minéraux primaires peut conduire à la formation d'un régolithe résiduel où les REE peuvent être fortement concentrés ou redistribués. La plus forte anomalie géochimique de surface peut ainsi ne pas se situer directement à l'aplomb de la zone minéralisée primaire. Comprendre les échelles spatiales de cette redistribution est essentiel à l'exploration. Ce projet vise à déterminer comment les REE sont redistribués au cours de l'altération des complexes alcalins à carbonatites, à caractériser les contrôles minéralogiques, géochimiques et environnementaux de leur organisation spatiale, et à établir comment ces processus influencent leur détectabilité par télédétection hyperspectrale. Une attention particulière sera portée aux échelles spatiales caractéristiques de l'enrichissement en REE et à distinguer les signatures spectrales directes des minéraux porteurs de REE des signatures indirectes des assemblages d'altération. Le projet portera sur deux systèmes carbonatitiques : le complexe de Twihinate, dans le sud du Maroc, situé dans un environnement aride, et le complexe de Monte Muambe, au Mozambique, caractérisé par une altération tropicale intense et un régolithe développé. Cette comparaison permettra d'étudier l'influence de la minéralogie primaire, de l'altération météorique et des conditions de surface sur la redistribution des REE et d'évaluer les limites de leur détection hyperspectrale. Le projet utilisera les données hyperspectrales acquises par la mission EnMAP, opérée par le Centre allemand pour l'aéronautique et l'astronautique (DLR). EnMAP fournit environ 230 bandes spectrales couvrant les domaines VNIR et SWIR, avec une résolution spatiale de 30 m, et des produits de niveau 2A corrigés des effets atmosphériques, accessibles au public. La spectroscopie de laboratoire et de terrain caractérisera les signatures des minéraux porteurs de REE, notamment des phases riches en Nd. Leur composition géochimique et minéralogique sera déterminée par ICP-MS/ICP-OES, DRX et techniques complémentaires pour constituer des références d'interprétation des observations orbitales. Des mesures géochimiques de terrain à haute densité, réalisées à l'aide de la fluorescence X portable (pXRF), permettront de caractériser les éléments majeurs et certains éléments traces utilisés comme indicateurs géochimiques, pour documenter la continuité spatiale et l'hétérogénéité de l'enrichissement en REE. Ces données permettront de quantifier les échelles spatiales de l'enrichissement et la continuité nécessaire à sa détection satellitaire. La thèse aboutira au développement d'une méthode d'exploration multi-échelle « space-to-field », intégrant les informations géologiques et minéralogiques, la géochimie de terrain, la spectroscopie et les observations EnMAP. Le projet apportera aussi de nouvelles connaissances sur les processus contrôlant l'enrichissement, la redistribution et l'organisation spatiale des REE dans les carbonatites altérées. Les résultats seront également pertinents pour l'exploration planétaire, en fournissant un cadre pour l'interprétation des données spectrales orbitales. École doctorale : SDU2E - Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'Espace Direction : David BARATOUX Financement : MSCA COFUND BEST