Séminaire de direction Le Crotoy 11 12 septembre 2006 Prospectives et stratégies pour les sciences de la terre Bruno Goffé
Objets (classés par méthode d approche = du moins atteignable au plus proche) Les planètes et les objets spatiaux La terre profonde Les océans, Les continents La surface
Les disciplines fondamentales (cœur de métier) 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
Les enjeux : 5 10 ans Énergies, ressources, environnement 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 Séquestration du CO 2 : 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 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 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 Matériaux minéraux propres (bas ph, non contaminant) : ST peu présent, mais fort potentiel
Les enjeux : 10 30 ans Énergies et ressources Sources naturelles de l Hydrogène Stockage géologique de l énergie : Hydrogène, chaleur
Les enjeux : 5 10 ans Demande sociétale : le risque sismique : mécanisme, imagerie, couplage, changements échelles temps et espace (1 14-15, 1 12-13) ) et mesures sur même échelle 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!!!
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, aide à la décision politique
Cœur de métier, avancer la connaissance Les planètes et les objets spatiaux: (5-30 ans), exploration, 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)
Cœur de métier, avancer la connaissance La terre profonde : 5-20 ans 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)
Cœur de métier, avancer la connaissance Les océans : 5-20 ans, 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
Cœur de métier, avancer la connaissance Les continents : 15-20 ans, 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.
Cœur de métier, avancer la connaissance La surface : 5-20 ans 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
Cœur de métier, développement des technologies et outils conceptuels 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
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