Thèse de Doctorat (H/F) : Exploration du lien entre les dépressions sub-circulaires et la concentration

Sujet de thèse :
Contexte scientifique
L’hydrogène est appelé à jouer un rôle central dans la transition énergétique mondiale, mais la majeure partie de la production actuelle provient de la conversion énergivore et souvent émettrice de CO₂ issus des hydrocarbures. L’hydrogène naturel est généré en profondeur par plusieurs mécanismes géologiques bien documentés, principalement des réactions eau–roche telles que la serpentinisation de minéraux riches en fer et la radiolyse de l’eau dans les roches cristallines (e.g., Sleep et al., 2004 ; Lollar et al., 2014 ; Klein et al., 2020). Ces processus peuvent produire de l’hydrogène naturel (géologique) de manière continue à l’échelle des temps géologiques. Le gaz peut ensuite migrer et s’accumuler au sein de structures perméables telles que des failles, des réseaux de fractures ou des pièges sédimentaires. L’hydrogène naturel représente ainsi une ressource énergétique potentiellement vaste et bas carbone. Des évaluations récentes suggèrent que des quantités significatives pourraient exister à l’échelle mondiale (e.g., Ellis et Gelman, 2024), mais leur distribution, leurs voies de migration et leur accessibilité restent encore mal contraintes.
Les stratégies d’exploration de l’hydrogène naturel en sont encore à un stade précoce et reposent largement sur des campagnes géochimiques de surface dans les sols, les sources et les forages. Comme aux débuts de l’exploration des hydrocarbures, ces approches fournissent des informations précieuses de premier ordre mais ne permettent pas de prédire directement les accumulations en subsurface. Une expression de surface s’est néanmoins révélée particulièrement prometteuse comme indicateur potentiel de la migration profonde d’hydrogène naturel : les dépressions sub-circulaires (SCDs), observées dans divers contextes géologiques à travers le monde (par ex. Russie : Larin et al., 2015 ; Caroline du Nord : Zgonnik et al., 2015 ; Namibie : Moretti et al., 2022 ; Roche et al., 2024). Ces structures ont localement été associées à des concentrations anormales d’hydrogène naturel atteignant plusieurs milliers de ppm, suggérant un dégazage actif depuis la profondeur. Leur identification à partir d’images satellites en fait un point d’entrée unique et non invasif pour l’exploration à très grande échelle.

Objectifs scientifiques
Ce projet vise à déterminer dans quelle mesure les SCDs reflètent de manière fiable la migration d’hydrogène naturel en subsurface, avec un focus particulier sur le système de failles du corridor Bray–Bristol, qui s’étend du bassin de Paris en France jusqu’au canal de Bristol au Royaume-Uni. Nous intégrerons des observations satellitaires et des données de télédétection, de l’intelligence artificielle, ainsi que des investigations géochimiques, géophysiques et structurales de terrain afin de (i) détecter et cartographier les structures potentielles de suintement, (ii) les valider sur le terrain, et (iii)
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