Soutenance de Thèse : Clément BONNET

à 14h amphi 23.01 campus Triolet – Université de Montpellier

Clément BONNET présentera ses travaux de thèse

Spéciation, distribution et processus d’enrichissement des terres rares dans les phosphates sédimentaires

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Les phosphorites riches en fluorapatite (i.e. Ca5(PO4)3F) contiennent des teneurs significatives en terres rares (i.e. REE), considérées comme des métaux critiques pour les hautes technologies et utilisées comme indicateurs géochimiques retraçant les processus géologiques.
Basé sur l’analyse d’échantillons de phosphorite des gisements Marocains de classe mondiale, cette thèse vise à répondre aux questions suivantes : Quelle est la distribution et la spéciation des REE dans les phosphorites ? et quels sont les processus cristallochimiques, géochimiques et diagénétiques qui concentrent les REE dans ces roches ? Ce travail repose sur une approche multi-analytique combinant la pétrologie, la minéralogie et la géochimie des terres rares, (MEB, XRD, ICP-MS, XRF, LIBS), et la spectroscopie d’absorption des rayons X (XANES et EXAFS) technique mises en œuvre à l’aide d’un synchrotron.

Les résultats montrent que les REE son essentiellement portées par fluorapatite et se distribuent de façon très hétérogène. Les grains/zones les plus enrichis sont associées à une carbonate-fluorapatite mésoporeuse et nanocristalline. L’analyse des spectres d’absorption X met en évidence que les REE se substituent aux sites cristallographiques du calcium dans le réseau cristallin de la fluorapatite. Dans leurs environnements atomiques directs, les REE se retrouvent systématiquement en substitution couplée avec des groupements CO32- remplaçant les POsub>43-. La substitution hétérovalente REE3+-Ca2+ s’équilibre également par la formation de lacunes Ca et O, et l’incorporation couplée de F ou Na.

Le processus d’enrichissement en REE semble au moins corrélé, sinon favorisé, par la nano-cristallinité et la mésoporosité des grains de fluorapatite offrant une grande surface réactive. La présence d’une nanocouche hydratée favorablement développée sur la surface des nanocristaux de fluorapatite, permet les échanges ioniques fluide-solide. Au cours de la diagénèse précoce une croissance épitaxiale, ou des mécanismes de dissolution reprécipitation via la couche hydratée, permettent l’enrichissement quantitatif des ions CO32-, REE3+, REE(CO3)2– et REE(CO3)+ disponibles dans l’eau de mer/eau interstitielle.

Membres du jury :

Guillaume MORIN, DR  CNRS, IMPMC, Paris, Rapporteur.

Mélanie DAVRANCHE, PR Univ. Rennes, Géosciences Rennes, Rapportrice.

Jérôme ROSE, DR CNRS, CEREGE Aix-en-Provence, Examinateur.

Delphine BOSCH, DR CNRS, Géosciences Montpellier, Examinatrice.

Manuel MUÑOZ, PR Université de Montpellier, Géosciences Montpellier, Directeur de thèse.

Olivier MATHON Scientifique de ligne, ESRF Grenoble. Co-directeur de thèse.