Évolution des gaz associés à l'ouverture des rifts, hydrogène naturel et autres. Cas du rift est-africain

L'hydrogène occupe une place croissante dans le mix énergétique mondial, les recherches à son sujet progressent. Les techniques de production sont variées, des moyens polluants mais économiques, comme le vapocraquage du CH4, à propre mais couteux (électrolyse de l'eau) voire renouvelable et potentiellement moins cher avec l'hydrogène naturel (H2). Cette thèse s'inscrit dans un besoin premier d'alimenter une base de données mondiale des zones riches en H2 naturel et de comprendre son origine. La liaison entre le potentiel géothermique et les ressources en H2 sera aussi discutée.Les dorsales océaniques sont connues pour être des zones d'émissions d'H2 au niveau des vents hydrothermaux. Dans un contexte géologique proche, à terre, quelle est la génération d'H2 à l'initiation des rifts puis dorsales, comme en Islande où un point chaud participe à l'émersion de la ride médio-Atlantique. La dépression des Afars aussi marquée par la présence d'un point chaud, est composée de 3 branches en ouverture : le sud Mer Rouge, l'extrémité ouest du Golfe d'Aden et l'extrémité nord du rift Éthiopien. Ce grand système permet de comparer les gaz émis dans un rift encore continental (Sud Éthiopien) jusqu'à ceux d'une zone océanique (rift d'Asal en république de Djibouti). Lors de deux missions de terrain en république de Djibouti et en Éthiopie, de nombreux sites ont pu être échantillonnés - sites hydrothermaux, volcans, fumerolles ou encore failles actives - à la fois dans une croûte continentale au stade initial du rifting et dans une croûte océanique. La Covid et la guerre en Éthiopie ont malheureusement limité ces acquisitions de terrain.Nos résultats montrent une présence d'H2 en domaine océanique et continental, dans des pourcentages assez faibles (<3%). En surface, la concentration en H2 augmente en fonction de la proximité à la zone axiale du rift ou d'un centre volcanique actif. Les failles actives permettent un chemin de migration rapide entre chambre magmatique et surface. Ainsi, les fumerolles ont souvent une signature mantellique. Cette signature d'un dégazage est marquée en surface par une faible variation de la concentration en H2 à travers le temps au contraire des émissions décrites dans les cratons. Les micro-organismes échantillonnés et étudiés (collaboration avec l'IPREM), ne sont pas hydrogénotrophes et donc n'impactent pas les concentrations en H2 dans ces milieux volcaniques en raison des conditions de vie extrêmes.Dans notre zone d'étude : les sites au plus haut potentiel H2 sont le rift d'Asal (extrémité du golfe d'Aden), Dallol (Sud Mer Rouge), Tulu Moye (MER), puis le graben de Tendaho-Goba'ad (jonction des 3 systèmes). Des données de subsurface dans le rift d'Asal (collaboration avec l'ODDEG) nous a permis de proposer un modèle de génération pour cette zone. La serpentinisation observée sur les MORs est nulle et la production d'H2 par oxydo-réduction est ici limitée par la faible teneur des roches en olivine (<10%) et l'omniprésence des plagioclases. La forte teneur en aluminium implique la formation de smectite et de chlorite selon la profondeur d'altération géothermale. La cinétique de production d'H2 dans ces roches est plus lente que dans les roches ultrabasiques. Ces argiles contiennent majoritairement du Fe2+. D'après nos observations, le Fe3+ est concentré dans les oxydes de fer dont la ferrihydrite, l'hématite et la magnétite. En testant différentes réactions d'oxydo-réduction produisant de l'H2, le chlorite s'avère être le candidat au plus haut potentiel rémanent de production en raison de sa forte concentration en fer.Ainsi la source principale d'H2 dans l'EARS est le dégazage des chambres magmatiques et intrusions proximales puis les réactions d'oxydo-réductions entre argiles et fluides. La présence d'H2 en profondeur dans les puits géothermaux et ponctuellement en surface suggère que les potentielles roches couvertures (hyaloclastites, sel ou autres argiles) permettent une accumulation de l'H2.