Thèse Année : 2023

Coupled approaches to structural analysis and transfer modelling in fractured media : application to nickel redistribution in fracture networks

Approches couplées d’analyse structurale et de modélisation des transferts en milieu fracturé : application à la redistribution du nickel dans les réseaux de fractures

Sylvain Favier

Résumé

The vertical and lateral redistribution and reconcentration of nickel in the laterites of New Caledonia are largely controlled by discontinuities, permeability heterogeneities between horizons in laterite profiles, and geomorphology. It is therefore essential to reconstruct the geometry of the mineralised zones and to quantify the role of the different processes involved in the development of nickel mineralisation. The thesis was carried out in support of the CNRT TRANSNUM project. The thesis consists of a multi-scale approach to characterise and simulate by reactive transport the impact of fractures on nickel redistribution and enrichment. The approach consists of the compilation and acquisition of structural and geochemical data to study, at different scales (sample, outcrop, quarry, deposit), the impact of a complex fracture network on the progression of the alteration front and the redistribution of nickel. Then, based on geometric models derived from structural models, different strategies for modelling reactive transport in a porous fractured medium are studied, either through a dual-porosity approach or by explicitly simulating the fracture network, to compare observations and the conceptual redistribution model with simulations.

Les redistributions et reconcentrations verticales et latérales du nickel dans les latérites de Nouvelle-Calédonie sont en grande partie contrôlées par les discontinuités, les différences de perméabilité entre horizons des profils latéritiques, et la géomorphologie. Il est donc essentiel de reconstruire au mieux la géométrie des zones minéralisées et de quantifier le rôle des différents processus impliqués dans le développement des minéralisations nickélifères. La thèse a été réalisée en appui au projet TRANSNUM du CNRT. La thèse consiste en une approche multi-échelles de caractérisation et de simulation par transport réactif de l'impact de la fracturation sur la redistribution du nickel et son enrichissement. L'approche suivie consiste en la compilation et l'acquisition des données structurales et géochimiques afin d'étudier aux différentes échelles (échantillon, affleurement, carrière, gisement), l'impact d'un réseau complexe de fractures sur la progression du front d'altération et la redistribution du nickel. Puis à partir de modèles géométriques dérivés des modèles structuraux, différentes stratégies de modélisation du transport réactif en milieu poreux fracturé sont étudiées, soit au travers d'approche double milieu soit en simulant de manière explicite le réseau de fractures, afin de confronter les observations et le modèle conceptuel de redistribution, aux simulations.

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Sylvain Favier. Approches couplées d’analyse structurale et de modélisation des transferts en milieu fracturé : application à la redistribution du nickel dans les réseaux de fractures. Sciences de la Terre. Université de Lorraine, 2023. Français. ⟨NNT : 2023LORR0179⟩. ⟨tel-04622513⟩
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