Post-doctorant.e en géologie f/h

Profil recherche / descriptif projet :

Le post-doctorat s’inscrit dans le projet Horizon Europe DeepBEAT qui vise à produire de nouvelles connaissances et techniques pour l’exploration des gisements de minerais profondément enfouis. Ce projet rassemble onze partenaires de 7 pays d’Europe et d’Amérique du Nord. L’objectif des partenaires est d’améliorer les activités d'exploration afin qu'elles deviennent plus durables, socialement responsables et scientifiquement solides. Les axes de travail seront : i) les méthodes géochimiques pour l'identification des gisements en profondeur, ii) les méthodes géochimiques en tant qu'élément clé d'une approche interdisciplinaire, holistique et durable, iii) la combinaison de la géophysique, la géochimie et les aspects sociaux, iv) le développement d’outils pour cartographier de manière exhaustive les ressources disponibles, v) le partage d’expérience entre les scientifiques, les sociétés d'exploration et les parties prenantes pour favoriser le soutien du public aux activités d’exploration. DeepBEAT propose dix nouveaux développements technologiques, tous conçus pour augmenter la détection des gisements et minimiser l'impact sur l'environnement des opérations d’exploration.



Dans ce projet, GeoRessources est chargé de concevoir une solution de fusion des données pour utiliser le caractère quantitatif de la XRF lors de la normalisation des données LIBS. Les sites d’application de cette fusion de données sont le dépôt de type VMS Saramäki en Finlande pour lequel des données de scanner de carottes et les intrusions granitiques à Li/Sn/W du massif Erzgebirge/Krusne en Allemagne et République Tchèque sur lesquelles les données seront celles d’outils portatifs. Selon l’avancement du projet, le développement pourra également être déployé sur les roches alcalines métasomatisées à REE/Zr/Mo de Hůrky en République Tchèque.

Paramètres de variabilité des analyses LIBS selon la minéralogie, la taille des grains, le degré d’altération et le niveau de préparation des échantillons

Comparativement à la XRF, la LIBS a souvent de meilleures limites de détection. Elle est par ailleurs en mesure de détecter des éléments qui ne font pas ou peu de signal en XRF, notamment les éléments les plus légers (H à Na). Dans des campagnes d’exploration minière, il paraît donc plus favorable d’utiliser la LIBS pour détecter des signaux faibles, surtout dans le cas de gisements profondément enfouis dont l’effet à la surface ou proche de la surface reste limité. Toutefois, l’utilisation de la technique se heurte à un souci de normalisation des mesures car le signal est directement lié à la quantité de matière ablatée par le laser. Cette quantité est dépendante de nombreux paramètres dont la nature chimique des phases présentes, leur granulométrie, le niveau d’altération ou encore le degré de préparation de l’échantillon La normalisation de ces données est donc une étape essentielle pour rendre la mesure LIBS quantitative. La première tâche du post-doctorant sera de préciser, par un premier travail bibliographique puis par des mesures sur des échantillons simplifiés, l’effet sur le signal LIBS de ces différents paramètres.



Stratégies de prise de mesure en LIBS et XRF pour obtenir des mesures comparables entre les deux techniques

Les volumes analysés par les deux outils ne sont pas identiques. La LIBS analyse tous les éléments sur le même volume échantillonné par ablation laser, les points d’analyse sont petits (x50µm) et souvent répartis sur des grilles de quelques millimètres de large. La XRF, elle, intègre le signal sur une surface à peu près circulaire de 4mm de diamètre mais la profondeur d’analyse dépend de l’énergie des rayons X détectés, donc des éléments et de leur raie d’émission. Par ailleurs, si les deux appareils sont équipés de caméras, le positionnement reste manuel et la position exacte des zones d’analyse n’est pas facile à localiser. Il y a donc une stratégie de prise de mesure à établir selon la nature, la texture et la structure des échantillons pour minimiser les effets d’un échantillonnage qui ne serait pas identique entre les deux techniques. Ce sera la deuxième tâche du post-doctorant.

Normalisation du signal LIBS à l’aide du signal XRF

Une fois les deux points précédents établis, il faudra trouver la méthodologie pour que les deux séries de mesure puissent être comparées et que le caractère quantitatif de l’une (XRF) puisse être reporté sur les données de l’autre (LIBS) afin de normaliser le volume d’ablation d’un échantillon à l’autre.

Ce développement devra être déployé sur les données acquises avec des outils portables sur des échantillons de sol et de plantes dans le cas de l’exploration géochimique de surface. Les très faibles teneurs attendues requièrent l’usage de la LIBS. L’autre cas d’application sera un scanner de carottes où la LIBS peut être utilisée pour de l’imagerie alors que la XRF, de par sa durée d’acquisition et la difficulté à conditionner le faisceau incident de rayons X ne permet généralement que d’acquérir des profils de mesures. La combinaison des deux techniques visera à améliorer les données de signal LIBS partout sur l’image à partir des mesures faites sur le seul profil commun.

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