Le projet ORGMET vise à comprendre le rôle du carbone organique dans la formation et la distribution des concentrations des métaux stratégiques dans la croûte terrestre et à proposer des critères d'évaluation des ressources.
Crystaux analyseurs FAME-UHD pour la spectroscopie insitu haute resolution.

Crystaux analyseurs FAME-UHD pour la spectroscopie insitu haute resolution.

© Denis Testemale (INEEL)

Contexte et objectifs du projet

Les grands défis sociétaux, comme la croissance de la population, le changement climatique et la transition énergétique, génèrent une demande sans précédent pour différents métaux. Cependant, le recyclage à lui tout seul ne pourra pas combler les besoins en métaux stratégiques. Il est donc primordial à la fois de mieux gérer et de renouveler leurs ressources minérales actuellement connues. La particularité la plus marquante des ressources naturelles de ces métaux est leur association ubiquiste avec des roches sédimentaires riches en carbone organique (Corg). Or, les liens entre métaux et Corg demeurent une grande énigme. 

  • Quelle est la nature des associations métaux-Corg: hasard ou symbiose ?
  • Le carbone organique joue-t-il un rôle de source, de transport, de pièce ?
  • La présence de Corg pourrait-elle être un marqueur d’une accumulation de métaux dans les roches ?
  • Comment extraire les métaux de minerais et déchets riches en Corg ?

Répondre à ces questions permettra de faire un bond en avant dans l’exploration et d’assurer une gestion plus durable des ressources potentiels en métaux critiques dans le sous-sol français et à l’échelle mondiale. 
Ces réponses requièrent une synergie d’approches à l’interface entre géosciences, physique et chimie, applicables dans une très large gamme d’échelles, depuis la molécule jusqu’à la province métallogénique. 

Un consortium de 4 laboratoires français développera une telle méthodologie nouvelle pour :

  • simuler les réactions entre fluide hydrothermal, Corg, et métaux en laboratoire en utilisant des méthodes de réacteur chimique couplées à la spectroscopie et l’imagerie in-situ sur synchrotron ;
  • caractériser les propriétés en 3D des fluides porteurs de métaux et de carbone en milieux poreux ;
  • optimiser les protocoles de lixiviation des métaux critiques pour les roches riches en matière organique ;
  • réévaluer les certains gisements clés en roche sédimentaire dans les Pyrénées ‒ la région qui représente un potentiel important en métaux stratégiques du sous-sol français. 

Résultats attendus

Ce projet vise à appréhender, pour la première fois, le véritable rôle du carbone organique dans la formation et la distribution des concentrations des métaux stratégiques dans la croûte terrestre et de proposer des critères multi-échelles physico-chimiques, géochimiques et géodynamiques, en nous basant sur les liens métaux-carbone organique, afin d’évaluer les futures ressources métalliques en France. 

Complémentaire des projets ciblés Bassin aquitain et Massif central, ORGMET permettra de réévaluer les gisements Pyrénéens en roche sédimentaire, où la matière organique intervient dans le système minéral (source, transport, piège, préservation). Cette approche sera couplée avec modélisations multi-échelle des interactions fluides-roches-Corg, pour identifier de nouveaux environnements de concentrations de métaux potentiellement exploitables sur le territoire français. 

Ce projet fédère une large communauté française de géologues, chimistes et physiciens autour de l’un des plus grands défis de notre société : la gestion durable des ressources minérales. A terme, ce projet pourra ouvrir de nouvelles voies dans les domaines des matériaux, des énergies décarbonées, de l’hydrométallurgie et du recyclage ou encore du stockage de CO2.

Organisation du projet

Organisation du projet par axes de travail

Responsables du projet

 

Gleb Pokrovski, ORGMET

Gleb Pokrovski

Gleb Pokrovski est directeur de recherche au CNRS au sein du laboratoire Géosciences Environnement Toulouse (GET, France). Il a obtenu un master en géologie à l'université d'État de Moscou et un doctorat en géochimie à l'université de Toulouse. Il a ensuite obtenu un poste de chercheur au CNRS à Orléans, puis a rejoint le GET. Ses domaines d'expertise sont les géosciences expérimentales, avec un focus sur les propriétés des fluides géologiques à travers la lithosphère. Ses recherches visent la spéciation et le partage des métaux et éléments volatils, ainsi que la solubilité des minéraux dans les fluides géologiques. Ses travaux intègrent des approches expérimentales et des modèles physico-chimiques et moléculaires des interactions fluides-roches avec qu'un large éventail de méthodes analytiques, y compris la spectroscopie in-situ sur synchrotron, pour caractériser des minéraux et fluides, tant dans la nature qu'en laboratoire. Ses recherches ont des applications pour les ressources minérales, l’hydrothermalisme et le magmatisme, l'environnement, le traçage isotopique, et la science des matériaux.

Jean-Paul Callot

Jean-Paul Callot

Professeur de Géologie, J.-P. Callot soutient son doctorat à l’École Normale Supérieure de Paris en 2002 en géodynamique, portant sur le développement des marges volcaniques. Il est par la suite ingénieur de recherche chef de projet à l’IFP de 2003 à 2011, spécialisé en géologie structurale, modélisation et dynamique de bassin, modélisation analogique et propriétés d’endommagement. Recruté professeur à l’UPPA en 2011, il est en charge de la chaire Total de Géologie Structurale (IPRA-LFCR, 2011-2021). Spécialiste de la tectonique salifère, il développe cette thématique en Turquie (Sivas), les Pyrénées et les Alpes. Participant au développement de la diagenèse structurale, il travaille actuellement sur la dynamique des bassins Mongols et l’exploration de l’Uranium. Durant cette période, il a été responsable de l’équipe de Géosciences, président du Conseil de la Recherche Sciences et Technique, élu de la commission recherche et du conseil de collège STEE, et chargé de mission scientifique au sein du comité de pilotage d’E2S. Il est actuellement directeur du laboratoire des fluides complexes et leurs réservoirs (LFCR UMR 5150). PI ou Co-PI de 30 projets de recherche collaboratifs, JP Callot a encadré ou co-encadré 21 doctorants et 18 postdoctorants, grâce auxquels il a (co)signé 115 publications de rang A et 310 communications à congrès.

Jean-Louis Hazemann 

Jean-Louis Hazemann 

Jean-Louis Hazemann est géochimiste, Directeur de Recherche au CNRS. Il effectue ses recherches à l'Institut Néel, CNRS, UPR2940 à Grenoble. Il est responsable des deux lignes de lumière françaises de spectroscopie d'absorption X installées sur le synchrotron grenoblois (ESRF). Ses domaines d'intérêt portent sur l'étude des fluides géologiques en conditions hydrothermales ou supercritiques et leurs applications notamment à la formation des gisements métallifères. Ce domaine de recherche l'amène à développer des instruments haute pression/haute température pour des caractérisations in situ par spectroscopie d'absorption des rayons X sur des lignes synchrotron dédiées, mais également par diffusion des rayons X aux petits angles et Raman optique.

Patrice Creux

Patrice Creux

Patrice Creux

Patrice Creux a soutenu sa thèse en 2000 à l’Université de Pau et des Pays de l’Adour, où il a débuté sa carrière comme Maître de conférences en physique. Ses travaux portent principalement sur la physique des milieux poreux, et plus particulièrement sur l’étude des écoulements caractérisés à l’aide de méthodes de tomographie RX et de microscopie électronique. En 2016, il est nommé Professeur des universités en physique et participe à un projet de recherche international de six ans, consacré aux shales à l’Université de Stanford. À l’issue de ce projet, il devient responsable de l’un des quatre groupes de recherche du LFCR (UMR 5150). Depuis 2024, il dirige la Chaire Industrielle ANR SATURNE, en partenariat avec ORANO, dont l’objectif est de développer des techniques innovantes, plus efficientes et respectueuses de l’environnement, pour la récupération de l’uranium par In-Situ Recovery.

Patrice Baby

Patrice Baby

Patrice Baby est géologue, directeur de recherche à l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD) au sein du laboratoire GET de Toulouse (UMR 5563), et professeur invité à l’Université Pontificale Catholique du Pérou (PUCP). Il a obtenu son doctorat à l’Université Paul Sabatier de Toulouse en 1988. Sa thèse portait sur l’architecture structurale de l’orogène pyrénéen. Depuis 1988, ses recherches portent sur la géodynamique et les géoressources andines. Au cours des trente dernières années, il a travaillé dans la coopération scientifique internationale avec des partenaires académiques et industriels de Bolivie, du Pérou et d’Équateur. De 2008 à 2011, il a été codirecteur du laboratoire « Géoscience Environnement Toulouse » de l’Université de Toulouse (France). De 2016 à 2017, il a été membre du comité exécutif de la Société géologique du Pérou. Depuis 2016, il est membre du Conseil d'orientation scientifique et stratégique de l'Institut Carnot ISIFoR (Institut pour l'ingénierie durable des ressources fossiles). Il a dirigé 15 thèses de doctorat et enseigne la géologie à la PUCP. Ces dernières années, ses recherches portent sur les interactions entre les systèmes pétroliers et minéraux. Il participe également, avec la PUCP, à des projets de formation sur la gestion durable de l'exploitation minière. Il est auteur ou co-auteur de plus de 120 articles scientifiques publiés dans des revues internationales et des ouvrages collectifs.

Les partenaires

CNRS
Université de Pau et des Pays de L’Adour