Thèse Métaux Critiques dans les Bassins Pré-Varisques du Sud-Est de la France Origine et Évolution H/F - 38

Établissement : Université Grenoble Alpes
École doctorale : STEP - Sciences de la Terre de l'Environnement et des Planètes
Laboratoire de recherche : Institut des Sciences de la Terre
Direction de la thèse : Carole CORDIER ORCID 0000000261004393
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-30T23:59:59

Les ressources minérales sont essentielles au développement durable des pays industrialisés et à la réalisation par l'UE d'atteindre la neutralité carbone d'ici 2050. Le risque lié à l'approvisionnement en métaux - notamment ceux critiques (e.g., Co, Ni, Cu, Ge, Ga, In, etc.) - dans un contexte géopolitique en profonde mutation, constitue donc une vulnérabilité majeure pour la transition énergétique et l'atténuation du changement climatique. Dans ce contexte, l'Europe vise à renforcer son autonomie en garantissant des chaînes d'approvisionnement intérieur éthiques, sûres et durables.
Comprendre les processus géologiques transférant, concentrant et préservant les métaux est indispensable pour atteindre cet objectif. En France, la majorité des occurrences de métaux d'intérêt économique est hébergée par les terrains de la chaîne varisque (340-300 Ma ; Marignac et Cuney, 1999 ; Gourcerol et al., 2019). Les gisements polymétalliques développés dans des systèmes magmatiques basiques et ultrabasiques, concentrant des métaux de base (Cu et Ni) et des métaux accessoires (In et Co) critiques, sont pourtant très peu étudiés. Le projet de thèse répond à cette lacune en évaluant la fertilité métallique de deux bassins océaniques dont l'ouverture s'est initiée au début de l'orogenèse varisque (Dévono-Carbonifère), à travers une étude couplant caractérisation structurale, pétrologie, géochronologie in situ, géochimie in situ et caractérisation des inclusions fluides.
Le premier exemple de bassin pré-varisque est alpin, avec les minéralisations Cu-Co-Ni associés temporellement et spatialement à l'ophiolite dévono-carbonifère de Chamrousse (Gunia et al., 2025), dans le massif de Belledonne. L'un des gisements associé à ce système (mine des Chalanches, Allemont ; Laroussi, 1990) constitue un analogue cobaltifère remarquable du district de Bou Azzer (Maroc ; e.g. Tourneur et al., 2021 ; Jabbour et al., accepté) et son étude pourrait révéler un type de minéralisation inédit dans la chaîne varisque. La formation et l'évolution des minéralisations associées à l'ophiolite de Chamrousse seront comparées à celles du bassin de la Brévenne, dans le Beaujolais, qui présente une évolution pré-varisque apparemment similaire (Pin et al., 1982 ; Pin et Paquette, 2002) mais abrite les plus grosses mines historiques de cuivre en France (e.g., Chessy-les-Mines, Saint-Bel, Mine Bleue). Les résultats fourniront des modèles pétrogénétiques contraints par une chronologie robuste permettant de caractériser la fertilité métallogénique des bassins pré-orogéniques, à la fois en termes de processus de concentration pré-orogénique des métaux et de remobilisation au cours des cycles orogéniques.

Comprendre les processus géologiques transférant, concentrant et préservant les métaux est indispensable pour garantir l'approvisionnement en métaux critiques. des chaînes d'approvisionnement intérieur éthiques, sûres et durables. En France, la majorité des occurrences de métaux d'intérêt économique est hébergé par les terrains de la chaîne varisque (340-300 Ma ; Marignac et Cuney, 1999 ; Gourcerol et al., 2019). Les modèles classiques mettent l'accent sur les gisements de métaux rares associés aux plutons granitiques (Li, Sb, W, Cu), ), en les reliant aux épisodes de fusion de la croûte continentale syn- à post-orogéniques. Pourtant, ces modèles granitiques n'expliquent pas une part importante des ressources polymétalliques (métaux de base : Cu et Ni, métaux accessoires : In et Co), associées aux bassins océaniques ouverts juste avant l'orogenèse varisque (dévono-carbonifère, 360-350 Ma) et dans lesquels la mise en place de roches magmatiques basiques et ultrabasiques est parfois associée à un important apport volcano-sédimentaire. Ces bassins sont des analogues en âge de la ceinture pyriteuse ibérique, le bassin continental le plus fertile pour le cuivre en Europe (e.g., Leistel et al., 1997). Les bassins véritablement océaniques restent, eux, mal caractérisés faute d'études fines de la source des magmas et des fluides hydrothermaux associés, et de contraintes géochronologiques robustes. En effet, les géochronomètres traditionnels sont rares dans ces lithologies et il est difficile de relier les épisodes de minéralisation aux processus et contexte géologique. Ces domaines océaniques sont toutefois reconnus via leurs équivalents actuels pour concentrer les métaux critiques (Co, Ni ; Fouquet et al., 2010 ; Patten et al., 2022), selon des processus différents de leurs équivalents continentaux (Cu-Pb-Zn).
Le projet répond à cette lacune en évaluant la fertilité métallique de deux bassins océaniques dont l'ouverture s'est initiée au début de l'orogenèse varisque (Dévono-Carbonifère).

Les objectifs de la thèse sont de caractériser l'évolution géologique des bassins océaniques, du pré-varisque à l'actuel, et les conséquences de cette évolution sur le potentiel minéralisateur.

Le projet cible deux bassins pré-varisques océaniques. Le premier exemple est alpin, et se base sur les minéralisations Cu-Co-Ni associés temporellement et spatialement à l'ophiolite de Chamrousse, dans le massif de Belledonne. Les nouveaux âges dévono-carbonifères pour cette ophiolite (Gunia et al., 2025) attestent de la continuité du bassin océanique avec les dépôts volcano-sédimentaires affleurant dans la vallée de la Romanche.
La comparaison de ces formations avec celles de la Brévenne, dans le Beaujolais, qui présentent une évolution pré-varisque apparemment similaire (Pin et al., 1982 ; Pin et Paquette, 2002) mais abritent les plus grosses mines historiques de cuivre en France (e.g., Chessy-les-Mines, Saint-Bel, Mine Bleue), permettra de confirmer le rôle respectif des processus de concentrations pré-varisques des métaux et de remobilisation au cours des cycles varisque et alpin. L'intégration du bassin de la Brévenne permet aussi de valider les modèles sur un objet géologique dont l'intérêt minier est aujourd'hui réévalué (PEPR Sous-Sol : Chantier Massif Central et projet Discovery).
L'étude de ces sites couplera missions terrain, caractérisation structurale, pétrologie, géochronologie in situ, géochimie in situ et caractérisation des inclusions fluides. Le traçage des processus se fera ainsi via l'analyse fine des informations portées par les phases minérales, plus robustes que la géochimie sur roches totales pour déconvoluer les évolutions polyphasées et pour caractériser la spéciation des métaux.