Caractérisation Rock-eval et isotopique de matière organique abiogenique, générée via catalyse naturelle dans un environnement riche en soufre

Réf. OS/sl-R1630R-2017/04

Stage - Géologie / Géochimie

Localisation : Hauts-de-Seine

Début : entre février et mars 2018
Durée : 5 mois
Indem. : à définir

IFP Energies nouvelles

IFP Energies nouvelles est un organisme public de recherche, d’innovation industrielle et de formation intervenant dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. Sa mission est d'apporter aux acteurs publics et à l'industrie des technologies performantes, économiques, propres et durables pour relever les trois grands défis sociétaux du 21e siècle : changement climatique et impacts environnementaux, diversification énergétique et gestion des ressources en eau. Son expertise est internationalement reconnue.

IFP Energies nouvelles poursuit 5 priorités stratégiques, indissociables et complémentaires dans l'accomplissement de sa mission d’intérêt général :

  • Produire à partir de sources renouvelables des carburants, des intermédiaires chimiques et de l'énergie
  • Produire de l’énergie en réduisant l’impact sur l’environnement
  • Développer des transports économes et à faible impact environnemental
  • Produire à partir de ressources fossiles des carburants et intermédiaires chimiques à faible impact environnemental
  • Proposer des technologies respectueuses de l'environnement et repousser les limites actuelles des réserves d'hydrocarbures

Son école d'ingénieurs, partie intégrante d'IFP Energies nouvelles, prépare les générations futures à relever ces défis.

Caractérisation Rock-eval et isotopique de matière organique abiogenique, générée via catalyse naturelle dans un environnement riche en soufre

Programme de stage :

Les échantillons de roche ramenés de l’expédition IODP 366 en Février 2017, forés de 1500 à 4500 m sous la surface de l’eau dans la fosse des Mariannes, présentent la particularité d’être riches en matière organique. Pourtant, ils ne sont pas issus d’un environnement sédimentaire (environnement classique de dépôt et d’accumulation de la MO), mais de volcans de boue de serpentine (hydratation des péridotites du manteau, Figure 1A et 1B). Les analyses quantitatives et isotopiques (δ13C, δD) préliminaires menées sur les hydrocarbures (CH4, C2H6) et la matière organique dissoute (acétate, formate …) suggèrent fortement que cette matière organique est d’origine essentiellement abiotique, et formée dans une gamme de température relativement basse (<250°C) par rapport à l’avancement des connaissances sur ces processus.

Comprendre le mécanisme et les conditions de formation de cette M.O. dans le milieu naturel est un enjeu essentiel pour identifier les environnements susceptibles de la générer, ainsi que pour fournir de nouveaux paramètres physico-chimiques (redox, pH) et de nouvelles contraintes minéralogiques pour la modélisation de bassin. Or, la présence d’oxydes, mais aussi de sulfures détectés dans les échantillons solides ramenés de mission, couplée à un environnement très réduit, constituent une explication plausible à la formation de cette MO à partir d’H2 et de CO2.

Le programme de ce stage sera dans un premier temps d’identifier via un travail en pétrographie (microscopie optique et électronique) les oxydes et sulfures dans les roches, et ensuite de quantifier par Rock-eval la matière organique solide (M.O.) dans les échantillons. Les nouvelles capacités du Rock-eval 7 (cycles de pyrolyse et combustion) seront mises à profit afin d’établir des corrélations avec les différents types de sulfures (pyrite, pyrrhotite, sphalérite) qui sont associés à cette M.O., ceci afin de (a) distinguer les phases naturelles les plus efficaces pour accélérer la cinétique de production de matière organique, ainsi que (b) les conditions redox qui y sont associées. De surcroît, les échantillons variés et plus ou moins riches présenteront un cas type incontournable pour tester les limites de détection et de saturation de l’appareil.

Le second volet de ce travail consistera à analyser la composition isotopique des échantillons les plus intéressants, préalablement sélectionné via le Rock-Eval 7. Ces analyses se feront par le biais du couplage analyseur élémentaire-spectromètre de masse nouvellement mis en place au sein de l’équipe. Elle permettront de discriminer parmi les différents types de M.O. présentes dans les échantillons, notamment celles liées directement à la présence des sulfures, d’origine purement minérale. Les données acquises pourront par la suite être intégrées dans les bases de données afin de servir de référence à la production de MO dans les environnements réduits.

Ce projet de recherche présente la particularité de présenter une dimension très appliquée et très fondamentale à la fois. Il s’agit en effet de comprendre le processus de production d’énergie dans les environnements profonds telles que les zones de subduction, via la genèse de dihydrogène et de méthane. Par ailleurs, il permet de s’intéresser à la genèse de la matière organique dans les environnements réduits, se rattachant ainsi à la thématique de l’origine de la vie au fond des océans.

Reference : Fryer, P. (2012). Serpentinite mud volcanism: observations, processes, and implications. Annual review of marine science, 4, 345-373.

Connaissances exigées : pétrologie ; isotopie et chimie organique recommandée

Encadrant : Olivier SISSMANN 

Contact

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Sylvie LOUIS
1&4, avenue de Bois-Preau
92852 Rueil-Malmaison cedex
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