THÈSE DE JULIA GUÉLARD*
Dans les années 80, trois puits forés par un prospecteur indépendant, Don Clarke, ont révélé la présence inattendue d’hydrogène moléculaire naturel (H2) dans le sous-sol du Kansas, au cœur du continent nord-américain.
D’autres sites continentaux ont depuis été identifiés, notamment au Mali et en Russie.
L’origine de la présence d’hydrogène dans ces milieux intra-cratoniquesa restait cependant inexpliquée, même si des réactions fluide/roche au niveau du socle géologique étaient très fortement suspectées.
Un nouveau puits, foré en 2008, a fourni l’opportunité de résoudre la question, par l’étude des trois éléments du système réactionnel supposé, roche/eau/gaz(1). Des proportions variables de H2/CH4/N2, ainsi que de l’hélium présent en quantité substantielle, ont été mesurées systématiquement sur le site.
L’analyse des gaz rares (figure) indique une origine crustaleb de la production de H2 dans le socle, tandis que les isotopes stables de C et H renseignent sur les réactions de consommation/production entre H2 et CH4, clés de l’évolution dynamique de leurs concentrations et pressions.
L’oxydation du fer(II), largement présent dans les eaux de production, a été identifiée comme le moteur de la production de H2. Celui-ci est fourni par les minéraux des roches du socle issues de la ceinture de roches vertes (observées dans les forages alentour).
L’hydrogène naturel pourrait donc potentiellement se trouver sur tous les continents, dès lors que ces roches sont présentes.
Ce travail ayant permis d’identifier les ingrédients de la production de H2, il reste aujourd’hui à savoir comment celui-ci s’est trouvé retenu dans les sédiments.
Les prochains travaux pourraient s’attacher à déterminer les paramètres physico-chimiques permettant la description prédictive du comportement de cet hydrogène naturel dans le sous-sol.
* Thèse intitulée : Caractérisation des émanations de dihydrogène naturel en contexte intracratonique. Exemple d’une interaction gaz/eau/roche au Kansas.
a - Un craton désigne la portion stable d’un domaine continental.
b - Car issue de la croûte terrestre.
(1) - J. Guélard, V. Beaumont, V. Rouchon, F. Guyot, D. Pillot, D. Jézéquel, M. Ader, K. D. Newell, et E. Deville (2017), Natural H2 in Kansas: Deep or shallow origin? - Geochem. Geophys. Geosyst., 18, 1841–1865.
>> DOI: 10.1002/2016GC006544
Contact scientifique : julia.guelard@ifpen.fr