enjeux et priorités ST - INSU

Séminaire de direction
Le Crotoy
11 – 12 septembre 2006
Prospectives et stratégies pour les
sciences de la terre
Bruno Goffé
Sciences de la terre
Objets (classés par méthode d’approche = du moins atteignable au plus proche)
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Les planètes et les objets spatiaux
La terre profonde
Les océans,
Les continents
La surface
Sciences de la terre
Les disciplines fondamentales (cœur de métier)
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Géologie (Géodynamique) (sédimentologie, tectonique, pétrologie, cartographie …)
Géophysique (sismologie, magnétisme, mécanique des solides et des fluides, thermique…)
Géochimie (isotopique, minérale, fluide, thermodynamique…)
Minéralogie (physique, thermodynamique… )
• Hydrogéologie
• Paléontologie
Sciences de la terre
Les enjeux : 5 – 10 ans
Énergies, ressources, environnement
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Stockage des déchets nucléaires : 2015 (par la loi), piloté par l’Andra obligation du CNRS,
migration des éléments dans des domaines de très basse température, très faible porosité, nouvelles matrices de
confinement, besoin d’une réflexion indépendante, impact sociétal, IRSN autre acteur
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Séquestration du CO2 : en plein boom, mise en œuvre industrielle 2010-2012, RD == 2020 mais business
as usual, action Européenne et industrielle forte, EPIC bien placé en France, besoin d’un démonstrateur
(Tournemire?), besoin d’une coordination CNRS interdépartementale, recherche amont capture distribuée,
séquestration minérale in situ et ex situ
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Ressources énergétiques fossiles : de plus en plus complexe pour le pétrole, connaissance du
très profond (6-10km), domaine très déformé, géologie des domaines inexplorés (arctique, asie, marges oceanique)
Géothermie : seuil R&D à franchir (interactions fluides minéraux, plomberie), coll IFP, industrie pétrole
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Ressources minérales + U-Th : en (ré-) émergence, seuil R&D à franchir, détection du caché,
mécanismes de solubilisation, migration, minéralisation, compréhension de la complexité, connaissance terre
ancienne
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Matériaux minéraux propres (bas pH, non contaminant) : ST peu présent, mais fort potentiel
Sciences de la terre
Les enjeux : 10 – 30 ans
Énergies et ressources
• Sources naturelles de l’Hydrogène
• Stockage géologique de l’énergie :
Hydrogène, chaleur
Sciences de la terre
Les enjeux : 5 – 10 ans
Demande sociétale : le risque
• sismique : mécanisme, imagerie, couplage, changements échelles temps et espace (1
112-13)) et mesures sur même échelle
14-15,
• Volcanologique : imagerie et la mesure
• Glissement de terrain : mécanisme, détection, prévention
• Tsunamis, raz de marée (surcôte) : sources, effets de site (SHOM, CEA, Météo
France, coopération intenationale), histoire (paléo-tsunamis)
• Trait de côte (recul, ensablement) : Aspects physiques (SHOM, régions)
• Champ magnétique – soleil – Climat : controverse!!!
Sciences de la terre
Les enjeux : 10 – 30 ans
Demande sociétale : le risque (avec SHS)
• sismique : prévision temporelles et spatiale avec marge d’erreur
• Volcanologique : idem
• Tsunamis, raz de marée (surcôte) : réseau d’alerte
mondial et régional
• Trait de côte (recul, ensablement) : prévision,
politique
aide à la décision
Sciences de la terre
Cœur de métier, avancer la connaissance
• Les planètes et les objets spatiaux: (5-30 ans), exploration,
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Connaissance et histoire des objets : nanogeochimie et nanomineralogie,
Les corps stellaires comme modèles de terre profonde et primitive,
Connaissance et modélisation des surfaces planétaires, terre comme modèle de référence
=terre spectrométrique, connaissance des premiers microns encore largement inconnu
(cartographie coll CNES-BRGM?), développement d’un SIP à comparer au SIC.
Expérimentation processus de surface (très peu de chose actuellment) et profonds.
Collaboration et interdisciplinarité: astronomie, physique, agences spatiales. Implications
de ST croissant (PNP), retombées conceptuelles importantes à valoriser dans ST (ex
traitement du signal). Implications en météo (prévisions à petite échelle et grande durée)
Sciences de la terre
Cœur de métier, avancer la connaissance
• La terre profonde : 5-20 ans
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Le champ magnétique : sa reproduction expérimentale, ses inversions (projet Ampère,
implications ingénierie des métaux fondus),
Connaissance des matériaux et leur comportement : expérimentation, corps spatiaux,
météorite
Géochimie : homogénéité, relique de la terre primitive, grand cycle (carbone eau …)
Physique : rhéologie (mesure, et modèle) (expérimentation, géoïde, champ de gravité,
réponse à la charge, marée …)
imagerie de la terre profonde (tomographie), subduction, interface, convection, chambres
magmatiques
Modélisation : convection, subduction (initiation)
Besoin de dynamiser (exterioriser?) et valoriser la communauté du manteau (SEDIT)
Sciences de la terre
Cœur de métier, avancer la connaissance
• Les océans : 5-20 ans,
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Déjà bien structurés sur l’ensemble du domaine autour de programme nationaux et européens (initiative
169 deep sea frontier), eurocore
Développement et pérennisation des observatoires sous marins à vocation multidisciplinaire pour un
suivit en temps réel des phénomènes, l’imagerie, le développement technologiques, la connaissance
scientifique et l’information du grand public , (deux chantiers phares pour l’europe : mer Ligure, Momar)
Recherches évolue de + en + vers archives du climat, lien continent océan (ex érosion) et grand cycle
geochimique
Exploration à poursuivre en particulier vers Arctique
Nécessité d’obtenir une bathymétrie à haute résolution dans les zones critiques (marges actives) et aux
petits fonds pour lesquels les enjeux risques, territoriaux et économiques sont grands
Necessité de mises en reseau nationaux des moyens d’analyses de mesure et surveillance en bonne
entente avec les EPIC (conventions)
Necessité d’une simplification des structures trop foisonnantes et une optimisation dans notre
participation aux forages IODP
Sciences de la terre
Cœur de métier, avancer la connaissance
• Les continents : 15-20 ans,
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Comprendre et modéliser la déformation, maîtriser le changement d’échelle entre les
processus de la déformation instantanée (séisme) et la déformation lente, maîtriser la
complexité et l’hétérogenéité. Nécessité de développer la mesure en temps réel et
l’imagerie. Mettre la mesure du temps à la même échelle spatiale que les autres données
(pétrologie, structure). Favoriser les approches expérimentales et l‘interdisciplinarité
(mécanique-chimie). Supprimer la coupure entre recherche fondamentale et recherche
finalisée.
Comprendre les couplages entre surface et profond (influence du long terme sur le
court terme), Quid du cycle du K, son lien avec climat, végétation et régimes thermiques
profond dans les chaînes de montagne
Comprendre la terre ancienne, retrouver les archives, comprendre les processus de
fossilisation et préservation des archives, les climats anciens et leurs conséquences
physiques (grandes pénéplaines), snowball
Exploration et études régionales : mener une réflexion sur la préservation des
compétences d’observation pluridisciplinaire sur le terrain pour explorer des domaines
continentaux inconnus (il y en a encore beaucoup) ou rependre des domaines abandonnés
ou anciennement étudiés, pour maintenir un potentiel de découverte tant sur les matériaux
que sur les mécanismes.
Sciences de la terre
Cœur de métier, avancer la connaissance
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La surface : 5-20 ans
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Les reliefs et l’érosion : attire une communauté importante de ST, sujet
typiquement transdisciplinaire qui fédère les différentes disciplines de ST.
S’intéresse de plus en plus au relief anciens, leur relations avec le climat et les
retro-actions climats-tectonique-surrection (histoire poule et l’œuf), impact
cycle du CO2.
Interaction avec la biosphère, exploration de la biosphère profonde, impact
minéralogique et physique de l’activité des microorganismes (effets
magnétiques, à terme imagerie de la production primaire?)
Comprendre les couplages entre surface et profond (influence du long terme
sur le court terme), Quid du cycle du K, son lien avec climat, vegetation et
régimes thermiques profond dans les chaînes de montagne, impact sur le cycle
du CO2
Les chantiers continentaux : outils inter-organismes pour fédérer les
recherches interdisciplinaires sur des grands domaines,
actions susceptibles d’être soutenu par l’ANR
Deux exemples pour les 10 ans qui viennent : Afrique et l’Arctique
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Sciences de la terre
Cœur de métier, développement des technologies et
outils conceptuels
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Imageries 4D (espace et temps) objet physique et chimie
Capteurs à bas coût (ingénierie, chimie)
Mesure du temps facilité, résolution spatiale et temporelle, coût
Nanomineralogie, nanogéochimie (nouveaux instruments de la
physique et des materiaux)
Experimentation (ultra haute pression), Cinétique ultrarapide
(ingénierie, physique, synchrotron)
Modelisation de la terre à l’echelle pertinente puissance de calcul,
methodologie (math appliqué)
Outils, disciplines
Les questions
Sciences de la terre
Les labos ST qq chiffres
29 labos dont 1 propre, 3 fédérations, 3 UMS
1007 chercheurs, dont 350 CNRS
646 tech ing dont 350 CNRS
541 doct+postdoc
soit 2194 personnes