Evaluation des chemins de migration de l'hydrogène naturel dans un système tectonique complexe : le cas du système d'avant-pays sud-Pyrénéen // Assessment of natural hydrogen migration pathways in a complex tectonic system: the case of the South Pyrenean

L'objectif de cette thèse est d'évaluer les possibles chemins de migration voire d'accumulation de l'hydrogène à travers les différentes structures chevauchantes et faillées qui caractérisent la déformation sud-pyrénéenne, en reproduisant en 3D les structures et leurs géométries à l'aide de modèles analogiques, puis en les modélisant numériquement afin de simuler la migration de H2. La compréhension de l'évolution du système tectonique à l'échelle des temps géologiques permettra de bien définir les chemins de migration, et permettra également de tester les hypothèses toujours débattues d'un système dynamique de recharge d'hydrogène à l'actuel ou d'un système plus lent de production et d'accumulation d'H2 à l'échelle des temps géologiques.
La première phase de la thèse consistera à reproduire à l'aide de modèles analogiques les géométries complexes et variées des principales structures présentes dans l'avant pays sud-pyrénéen. Ces déformations sont liées au développement de chevauchements hors-séquences dans la partie Est du système dont l'activité est liée à un niveau de décollement évaporitique, et à une déformation de plus courte longueur d'onde dans la partie Ouest. Les données nécessaires à l'obtention d'un modèle conceptuel intégrant la stratification mécanique et les conditions aux limites seront définies à partir de données publiées dans la littérature, des données sismiques disponibles et de mesures de terrain complémentaires.
La seconde phase consistera à transposer la géométrie 4D du système obtenu avec la modélisation analogique dans un modèle numérique de type Kine3D dans lequel il sera possible de reproduire de façon rétroactive la mise en place de ces structures complexes. Par la suite, un modèle de bassin (de type Arctem) permettra de tester des scénarii de circulation et d'accumulation de H2 dans le système. Les résultats obtenus permettront de mettre en évidence les facteurs clés contrôlant le fonctionnement d'un système hydrogène complet en 3D dans un système tectonique complexe.
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The objective of this thesis is to evaluate potential migration pathways and possible hydrogen accumulation through the various thrust and fault structures characterizing the South Pyrenean deformation. This will be achieved by reproducing 3D structures and their geometries using analog models, followed by numerical modeling to simulate H2 migration. Understanding the evolution of the tectonic system over geological timescales will allow for a clear definition of migration pathways. Furthermore, it will enable testing debated hypotheses regarding either a modern-day dynamic hydrogen recharge system or a slower system of H2 production and accumulation over geological time.

The first phase of the thesis will involve using analog models to reproduce the complex and varied geometries of the main structures in the South Pyrenean foreland. These deformations are linked to the development of out-of-sequence thrusts in the eastern part of the system, influenced by an evaporitic detachment level, and to shorter-wavelength deformation in the western part. The data required to establish a conceptual model—incorporating mechanical stratification and boundary conditions—will be derived from literature, available seismic data, and complementary fieldwork.

The second phase will consist of transposing the 4D geometry obtained from analog modeling into a Kine3D-type numerical model, allowing for the retroactive reconstruction of these complex structures. Subsequently, basin modeling (Arctem-type) will be used to test H2 circulation and accumulation scenarios within the system. The results will highlight the key factors controlling the functioning of a complete 3D hydrogen system within a complex tectonic setting.
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Début de la thèse : 01/11/2026

Financement d'un établissement public Français

Université de Pau et des Pays de l'Adour

211 Sciences Exactes et leurs Applications

Nous recherchons un profil de géologue qui allie à la fois des approches expérimentales (modélisation analogique), numériques (TemisFlow) et de terrain (analyse structurale, mesures géochimiques). Une connaissance des bassins d'avant pays déformés est souhaitable.
We are looking for a geologist whose profile combines experimental (analog modeling), numerical (TemisFlow), and field-based approaches (structural analysis, geochemical measurements). Knowledge of deformed foreland basins is desirable.