Contexte et objectifs du projet
Les ressources minérales sont indispensables pour assurer la transition écologique et la neutralité carbone de l’Union européenne (UE) d’ici 2050. Pour réduire les dépendances géopolitiques, l’UE a adopté en 2024 le Critical Raw Materials Act, qui vise à sécuriser des chaînes d’approvisionnement locales et durables et promouvoir une exploitation éthique et responsable des matières premières critiques (CRM). L’Europe pourrait ainsi mieux valoriser son sous-sol pour répondre à ces enjeux stratégiques.
La chaine orogénique varisque européenne abrite de nombreuses ressources en CRM suscitant un intérêt renouvelé, comme en témoigne l'identification récente de plusieurs projets d'extraction jugés d'importance stratégique pour l'UE. D'autres gisements restent probablement à découvrir, soit enfouis en profondeur dans le socle varisque, soit sous les couvertures sédimentaires adjacentes. Étant donné que les gisements résultent d'une combinaison de processus géologiques à différentes échelles temporelles et spatiales, améliorer les connaissances géologiques sur la chaine varisque européenne est crucial pour mieux évaluer le potentiel en CRM du sous-sol.
La croûte orogénique varisque, de haut degré métamorphique, est en effet désormais considérée comme un segment crustal particulier, doté de caractéristiques lithologiques, structurales et thermo-mécaniques spécifiques, acquises avant et pendant l'orogenèse. La chaine varisque serait de type "orogène chaud" avec une topographie limitée, façonné par des régimes tectoniques transpressifs à décrochants sous des conditions thermiques élevées, avec une fusion crustale généralisée et un magmatisme granitique volumineux. Ces processus géologiques particuliers ont très probablement joué un rôle décisif dans la formation des gisements de CRM. Cela est confirmé par leur localisation spécifique au sein de la croûte orogénique varisque et leur distribution temporelle, non seulement pendant l'effondrement et l'extension, mais tout au long de l'histoire orogénique (du Dévonien supérieur au Permien).
DISCOVERY s’appuie sur l’hypothèse forte d’un lien étroit entre l'histoire particulière de la croûte orogénique varisque et sa richesse en CRM.
Carte géologique du sud du Massif central et données géophysiques disponibles présentant les zones cibles de DISCOVERY.
DISCOVERY
Le projet DISCOVERY vise à réévaluer la nature des processus orogéniques varisques et leurs implications métallogéniques, qui restent globalement mal compris. Il existe un besoin urgent de données et de connaissances actualisées sur trois catégories clés de processus, chacun lié à une étape évolutive spécifique de l'orogène, pour lesquelles les questions géologiques et métallogéniques sont particulièrement complexes :
- L’histoire pré-varisque et l’évolution tectono-métamorphique de l’orogène. La formation des gisements varisques a été influencée par la fertilité et la distribution spatiale des protolithes, ainsi que par la mobilisation des métaux lors de leur métamorphisme de haut grade. Ces processus dépendent eux-mêmes de l’histoire pré-varisque, encore largement débattue, ainsi que de l’architecture 3D et de l’évolution métamorphique de la croûte orogénique.
- Le magmatisme granitique syn- à tardi-orogénique. De nombreux gisements varisques sont associés à la mise en place de magmas granitiques issus de sources variées, incluant localement le manteau, ainsi qu’à leur fractionnement dans la croute supérieure et leur évolution magmatique et hydrothermale. Pourtant, les processus physico-chimiques correspondants restent mal contraints et nécessitent une réévaluation approfondie.
- La destruction tardi- à post-orogénique de la chaine orogénique et la formation de bassins sédimentaires. La géométrie, la dynamique de remplissage et la thermicité des bassins tardi-orogéniques sont encore mal connus, alors qu’ils exercent un contrôle majeur sur la genèse des gisements de métaux de base associés aux bassins.
DISCOVERY s’articule finalement autour de deux objectifs ambitieux :
- aborder des questions de recherche fondamentales et actuelles sur l’évolution des chaines orogéniques chaudes ;
- relier ces processus géologiques à la diversité des ressources minérales formés dans ce contexte.
Pour atteindre ces objectifs, nous étudierons le sud-ouest du Massif central français, représentatif de la croûte orogénique varisque d’Europe de l’Ouest et zone clé pour la prospection des CRM.
Résultats attendus
DISCOVERY répondra à des questions scientifiques majeures en sciences de la Terre. L’approche proposée permettra, pour la première fois, de construire un modèle lithologique et structural 3D à l’échelle d’un segment entier d’un orogène chaud, ce qui aura des implications profondes sur notre compréhension de l’architecture de ces systèmes.
L’étude intégrée des systèmes magmatiques-minéralisés granitiques reliera les concepts émergents sur la pétrogenèse des magmas granitiques aux paramètres contrôlant la formation des gisements de métaux critiques magmatiques et hydrothermaux. L’analyse des modes de remplissage et de la géométrie des bassins post-orogéniques permettra de comprendre comment un orogène chaud, a priori peu marqué par la topographie, est détruit par les processus de surface. Enfin, nous préciserons comment les processus orogéniques chauds influencent la structure globale, la composition et la fertilité en CRM de la croûte continentale. Ces résultats seront transposables et testables dans d’autres contextes orogéniques.
Le projet DISCOVERY enrichira de plus les modèles géologiques sur la formation et la préservation des gisements de CRM, en fournissant des proxy géophysiques et géochimiques pour les localiser. Ces outils pourraient aider les entreprises d’exploration et services géologiques à développer des cartographies prédictives, notamment dans le Massif central.
DISCOVERY sera par ailleurs accompagné d’un important volet de communication, que ce soit auprès des scientifiques ou du grand public (événements de médiation scientifique, formations, animations…). La diffusion des connaissances et résultats améliorera la compréhension entre parties prenantes (citoyens, industriels, institutions) et favorisera des décisions éclairées sur l’exploitation minière, en lien avec les objectifs du programme Sous-Sol, bien commun, pour une gestion durable et responsable du sous-sol.
Organisation du projet
Responsable du projet
Laurent Beccaletto (BRGM), Géologue sénior, spécialiste des bassins sédimentaires carbonifères-permiens, co-responsable du projet.
Laurent Beccaletto, Géologue sénior au BRGM, spécialiste des bassins sédimentaires carbonifères-permiens
Laurent Beccaletto
Laurent Beccaletto, Dr HDR, est géologue sénior au BRGM, spécialiste de l’étude des bassins sédimentaires à partir des données de forages et de sismique réflexion. Ses travaux de recherche portent sur les bassin carbonifères-permiens à l’affleurement et en subsurface. Il est co-leader de DISCOVERY et du WP3, dédié à l’étude des bassins tardi-orogéniques carbonifères-permiens et des minéralisations associées.
Les partenaires
