Défis (consultation ouverte) > 3. Transferts de chaleur et de matière entre l’intérieur de la Terre et ses enveloppes externes : des processus géologiques aux activités humaines

Les processus géodynamiques et les phénomènes géologiques associés à toutes les échelles sont de puissants facteurs de transfert d'éléments chimiques et de chaleur entre l’intérieur de la Terre et ses enveloppes externes. Opérant sur des centaines de millions d’années, ces transferts ont façonné notre planète, contribuant à la formation et la diversité géologique des continents, des océans, et leurs diverses ressources. Des activités humaines ambitionnent d’exploiter, voire de domestiquer certains aspects des transferts telluriques impliquant le sous-sol et les fonds marins. Ceci passera par une vision unifiée du temps long de la Terre solide et du temps court de l’activité humaine.

Actifs des temps longs de la tectonique des plaques aux temps plus courts du volcanisme, les transferts telluriques vont au-delà du conventionnel cycle des roches contrôlé par la tectonique de plaques. Il s’agit de transferts réactifs multiphasiques permettant des migrations de matière et de chaleur en réponse à des gradients de perméabilité et de potentiels chimiques, et des interactions complexes avec biosphère dite "profonde". De nouvelles approches analytiques, expérimentales, et de modélisation permettent une compréhension plus précise des mécanismes physiques et chimiques de ces transferts. De nouvelles approches analytiques, expérimentales, et de modélisation permettent une compréhension plus précise des mécanismes physiques et chimiques de ces transferts. Cependant des questions fondamentales comme la quantification des flux élémentaires d’origine tellurique, tels que le bilan carbone global des processus géodynamiques, restent ouvertes. Or la connaissance de ces flux et de la complexité des interactions et rétroactions associées à toutes les échelles (dans la Terre solide, l’atmosphère et l’océan) est clé pour comprendre l’évolution géodynamique de notre planète au sens large. Elle revêt une importance sociétale majeure dans le contexte des changements anthropogéniques en cours, étant une composante de la ligne de base pour analyser les signaux anthropogéniques et, plus généralement, pour informer les actions de préservation de l’habitabilité de notre planète. L'étude de ces transferts est également la clé d'une compréhension plus fine des mécanismes de concentration élémentaires conduisant à la formation des ressources minérales et géothermales. Ces phénomènes opèrent sur des centaines de milliers voire des millions d’années pour constituer des ressources exploitées à l’échelle de la durée de vie humaine. Enfin, il nous faut comprendre les mécanismes, la faisabilité et optimiser la durabilité du stockage souterrain des gaz carbonés (CO2, CH4) et des déchets produits par nos activités industrielles (nucléaires en particulier).

Ce défi adresse la formation des réservoirs géologiques, la dynamique des flux les reliant et leur exploitation. Sur tous ces points, une connaissance fine du sous-sol et de sa diversité est une nécessité : géophysique, géochimie et géologie doivent mieux dialoguer pour imager les réservoirs et les flux opérant dans le sous-sol, ce continent invisible et surmonter les obstacles liés à l’intégration des échelles, à la diversité des processus physiques, chimiques et biologiques en jeu, et à leurs interactions. Il est aussi crucial de poursuivre dans la voie de l’interdisciplinarité en impliquant les sciences de la vie, l'océanographie, les sciences des sols et de l'atmosphère, mais aussi les sciences humaines et sociales.

Composition du groupe : Mathilde Cannat, Fabrice Gaillard, Julien Mercadier

Contact : prospective-ts-defi3@services.cnrs.fr

Pour contribuer à ce défi => https://survey.cnrs-dir.fr/index.php/658742