CONTRAT QUADRIENNAL 2010-2013 - PROSPECTIVE SCIENTIFIQUE - UMR 8148 CNRS-UPS 2010-2013 - Interactions et Dynamique des Environnements de Surface ...
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CONTRAT QUADRIENNAL 2010-2013
PROSPECTIVE SCIENTIFIQUE
2010-2013
UMR 8148 CNRS-UPS
Interactions et Dynamique
des Environnements de Surface
7 OCTOBRE 2008SOMMAIRE
1 INTRODUCTION ET RESUME ........................................................................................................................3
1.1 GRANDES ORIENTATIONS SCIENTIFIQUES POUR LE PROCHAIN QUADRIENNAL ..............................................3
1.2 INSERTION DU LABORATOIRE DANS LE CONTEXTE SUD-FRANCILIEN ............................................................7
1.3 ORGANISATION ET ANIMATION DU LABORATOIRE ..........................................................................................8
1.4 ORGANISATION DE L’INFORMATIQUE EN SERVICE ........................................................................................10
1.5 LOCAUX : VERS UN CADRE DE TRAVAIL RENOVE ..........................................................................................11
1.6 POLITIQUES D’INVESTISSEMENT, DE RECRUTEMENT ET D’AVANCEMENT....................................................11
1.7 DIFFUSION DE L’INFORMATION ET VALORISATION DES RECHERCHES ..........................................................12
2 PROSPECTIVE SCIENTIFIQUE ....................................................................................................................13
2.1 DOMAINES THEMATIQUES ..............................................................................................................................13
2.1.1 Interactions et dynamique dans les réservoirs d’eau continentaux (« IDREau ») ............................13
2.1.2 Géomorphologie planétaire et interactions subsurface-atmosphère .................................................20
2.1.3 Relief et bassin .......................................................................................................................................26
2.1.4 Géochronologie, dynamique des systèmes volcaniques ......................................................................29
2.1.5 Biocristallisation , paléoclimats et dynamique sédimentaire .............................................................37
2.2 THEME TRANSVERSAL ....................................................................................................................................47
2.2.1 Milieux froids .........................................................................................................................................47
3 PROJETS DE RATTACHEMENT A DES STRUCTURES FEDERATIVES ET INSERTION DANS
LE CONTEXTE PARIS SUD ORSAY....................................................................................................................49
3.1 PROJET DE RATTACHEMENT A L’O BSERVATOIRE DES SCIENCES DE L’UNIVERS (OSU) INSTITUT
D’ASTROPHYSIQUE SPATIALE ..................................................................................................................................49
3.1.1 Contexte à l’Université Paris-Sud 11 ...................................................................................................49
3.1.2 Services d’observation à l’étude ...........................................................................................................50
3.1.3 Bases de données ...................................................................................................................................51
3.1.4 Pistes pour de possibles coopérations scientifiques IDES-IAS ..........................................................53
3.1.5 Mise en commun de ressources au sein du futur OSU ........................................................................53
3.2 PROJET DE RAPPROCHEMENT AVEC L’INSTITUT PIERRE SIMON LAPLACE ...................................................54
3.2.1 Projets coopératifs en cours et mutualisation de plateformes analytiques........................................54
3.2.2 Participation envisagée d’IDES aux pôles de l’IPSL et projets de création de nouveaux pôles .....58
3.3 RECHERCHE MENEE EN PARTENARIAT AVEC DES LABORATOIRES DU CAMPUS D’ORSAY ...........................60
3.3.1 IPN (Institut de Physique Nucléaire)....................................................................................................60
3.3.2 IAS (Institut d’Astrophysique Spatiale) ................................................................................................60
3.3.3 FAST (Fluides, Automatique et Systèmes Thermiques).......................................................................61
4 ENSEIGNEMENT ...............................................................................................................................................61
4.1 ENSEIGNEMENTS DE NIVEAU MASTER............................................................................................................61
4.2 FORMATION DOCTORALE................................................................................................................................62
5 ORGANISATION DE L’INFORMATIQUE EN SERVICE.......................................................................63
5.1 BESOINS SCIENTIFIQUES .................................................................................................................................63
5.2 GRANDES LIGNES DU PROJET .........................................................................................................................63
6 POLITIQUE D’EQUIPEMENT, DE RECRUTEMENT ET D’AVANCEMENT ...................................64
6.1 MOYENS SCIENTIFIQUES ET TECHNIQUES ......................................................................................................64
6.1.1 Contexte ..................................................................................................................................................64
6.1.2 Politique de recrutement .......................................................................................................................65
6.1.3 Politique d’équipement..........................................................................................................................69
6.2 POLITIQUE BUDGETAIRE .................................................................................................................................76
6.2.1 Contexte de l’évolution du laboratoire IDES.......................................................................................76
6.2.2 Budget prévisionnel et justification du besoin .....................................................................................78
6.3 LOCAUX ..........................................................................................................................................................79
7 EXPERTISE ET VALORISATION .................................................................................................................79
8 ANIMATION SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE .......................................................................................80
9 DIFFUSION DE L’INFORMATION SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE ..............................................81
110 FORMATION PERMANENTE......................................................................................................................82
11 HYGIENE ET SECURITE ..............................................................................................................................82
11.1 RISQUES ELECTRIQUES .................................................................................................................................82
11.2 RISQUES CHIMIQUES .....................................................................................................................................83
11.3 RISQUES LASER ............................................................................................................................................83
11.4 VERS UN PLAN PLURI-ANNUEL DE REHABILITATION DES INSTALLATIONS ET DES LOCAUX ......................83
21 INTRODUCTION ET RÉSUMÉ
Les recherches du laboratoire IDES s’organisent autour de l’étude des processus
géologiques produits et/ou enregistrés à la surface de la Terre et des planètes telluriques.
L’épiderme de la Terre et des planètes est un système dynamique qui résulte d’interactions
entre les processus internes et externes. Les recherches menées se concentrent sur la
caractérisation, le traçage, la mesure et la modélisation de ces interactions dans les
environnements de surface ou leurs reconstitutions dans le passé. Ces interactions se
conçoivent, soit sous forme d’échanges entre les différents compartiments des
environnements de surface ou du proche sous-sol, soit sous forme de transferts réactifs aux
interfaces (solide-liquide-gaz-matière organique).
Au cours du prochain quadriennal, les recherches porteront sur cinq grandes thématiques
scientifiques : (1) l'étude de la partie continentale du cycle de l'eau, dans le cadre de la
protection des ressources en eau, des écosystèmes et des ressources naturelles, (2) la
caractérisation des pergélisols sibériens et martiens, des processus à l'interface subsurface-
atmosphère sur Mars et des paléoenvironnements anciens propices à l'apparition de la vie,
(3) l'étude des mouvements verticaux dans les chaînes de montagne et, dans les bassins, la
circulation des fluides associée et les modifications diagénétiques, (4) le traçage de l'histoire
des systèmes volcaniques, via l'utilisation de techniques de datation de type K-Ar ou Ar-Ar, et
des facteurs de risque liés à leur évolution, (5) l’étude de l'effet de la biocristallisation dans
l'interprétation des mesures de proxies paléoenvironnementaux et la reconstitution de
l'évolution « récente » (millions à milliers d'années) des environnements et des climats passés
de la Terre.
1.1 Grandes orientations scientifiques pour le prochain
quadriennal
Les recherches proposées par IDES dans le cadre du prochain quadriennal, déclinées en
cinq domaines scientifiques, donnent lieu à la mise en place de cinq équipes de recherche.
Les études sur les hydrosystèmes continentaux seront conduites au sein de l'équipe
IDREau : « Interactions et dynamique dans les réservoirs d'eau continentaux ». Utilisant les
méthodes de la géochimie isotopique, de la géochimie des éléments-traces métalliques, de la
géophysique et de la modélisation numérique, et leurs couplages, l'équipe IDREau a le
potentiel pour aborder avec efficacité l'étude de la quasi-totalité de la partie continentale du
cycle de l'eau. Elle propose, lors ce plan quadriennal, de concentrer son activité sur trois
problématiques qui s'inscrivent dans le cadre général de la protection des ressources naturelles
et des écosystèmes, permettant d'associer harmonieusement recherche fondamentale et
retombées appliquées.
Dans ce cadre, l’équipe s’intéressera à la dynamique des ressources en eau sous contraintes
climatiques et anthropiques. Il s’agit de reconstituer la succession des états transitoires
enregistrés par les hydrosystèmes superficiels (lacs) et souterrains (aquifères et zone non-
saturée) en réponse aux changements climatiques et à l'impact des activités humaines. Cette
étape est un préalable indispensable à la modélisation, conceptuelle puis numérique, du
fonctionnement de ces systèmes.
D’autre part, le comportement et la mobilité des éléments-traces métalliques seront étudiés
dans différents contextes: dans des sols dont l'occupation et les pratiques culturales évoluent
dans le temps (pour mieux comprendre l'incidence de ces changements sur la dynamique des
métaux), dans les milieux ultramafiques (avec attention particulière à la genèse de CrVI), et
dans les sols et sédiments de rivières pollués par des déchets issus de l'activité
pyrométallurgique, industrielle ou urbaine.
Enfin, l'équipe IDREau continuera le développement de méthodes fondées sur le traçage
naturel géochimique et sur l'imagerie géophysique pour caractériser et quantifier les transferts
et les interactions dans les milieux peu perméables discontinus (roches argileuses consolidées,
roches cristallines). Ces études visent à contribuer à l'évaluation de la capacité de confinement
(« barrière géologique ») de tels milieux, et la pérennité de cette capacité, dans la perspective
du stockage en formation géologique profonde de déchets radioactifs.
3L’équipe « Géomorphologie planétaire et interactions subsurface-atmosphère » fonde
son approche sur une démarche de planétologie comparative Terre-Mars, s’appuyant sur les
connaissances du terrain directement appliquées à la modélisation des processus d’érosion sur
Mars. Un intérêt particulier est porté à l’érosion des environnements froids et aux propriétés
des pergélisols, dont les processus restent relativement peu étudiés en France. Ces travaux
associent modélisation numérique, analogique (chenal hydraulique en chambre froide) et
études sur le terrain. Dans ce domaine, l’équipe s’attachera, plus spécifiquement, à mieux
comprendre comment ont pu se former les plaines d’inondation en contexte périglaciaire à
pergélisol continu et d’évaluer la part de l’efficacité de l’érosion mécanique par rapport à
l’érosion thermique. Par ailleurs, les environnements terrestres des hautes latitudes sont
extrêmement vulnérables aux changements climatiques même de faibles ampleurs. Ces
environnements périglaciaires se modifient rapidement sous l’impact de faibles variations de
température provoquant des bouleversements importants sur les populations. Dans ce contexte
de réchauffement climatique, il est important de mieux contraindre les paramètres climatiques
intervenant sur la dégradation des pergélisols et d’établir l’impact du réchauffement
climatique sur l’évolution morphologique de ces modelés en domaine périglaciaire (Sibérie).
En parallèle, concernant la Terre, l’équipe étudie les conditions physico-bio-chimiques des
paléoenvironnements favorables à l’origine de la vie sur des exemples de roches archéennes,
influencées par l’hydrothermalisme, et leurs analogues anciens. La caractérisation des
paléoenvironnements archéens (continent(s), océans, atmosphère et biosphère) et la
compréhension des processus et mécanismes qui ont conduit à l’apparition de la vie est
actuellement une thématique fortement reconnues dans le cadre des programmes d’exo-
astrobiologie de la NASA et de l’ESA. Les études menées au laboratoire IDES sur le cycle de
l’azote primitif et la biominéralisation des oxydes de fer sont également d’un grand intérêt
pour l’étude des paléoenvironnements martiens. Cette dimension planétologique sera
renforcée au cours du prochain quadriennal.
De nouveaux développements concernant les interactions intérieur-atmosphère, notamment
le volcanisme/ hydrothermalisme martien récent et son diagnostic : méthane, argon 40, radon
et ses descendants (polonium), sont également envisagés.
Le volet plus proprement planétologique des recherches de l’équipe s’appuie sur
l’exploitation des données spatiales fournies par des instruments, de type spectro-imageur
infrarouge ou radar à pénétration de sol, montés sur des missions de l’ESA auxquelles IDES
est associé (Mars-Express, Exomars, BepiColombo). Une telle approche comparative (Terre-
Mars), qui sera étendue dans le futur à la planète Mercure, des processus de surface et des
environnements primitifs est unique au plan national et bien intégrée dans les Programmes
Nationaux de Planétologie (PNP) et « Reliefs de la Terre » de l’INSU. La structuration de
l’équipe fonde sa spécificité sur sa forte coopération avec le proche voisinage, notamment
avec les physiciens du FAST, les climatologues et radaristes de l’IPSL, et les planétologues
spectroscopistes de l’IAS.
L'équipe « Relief et Bassin » a pour objectif principal de caractériser le soulèvement des
surfaces en déterminant l’âge et la vitesse de l’exhumation des roches et en précisant les
processus à l’origine de la topographie. Ces informations peuvent être ensuite utilisées dans
un modèle global, couplées aux données diagénétiques des séries de bassin pour reconstituer
la relation unissant les reliefs et les bassins.
La caractérisation de l’exhumation est obtenue à l’aide de méthodes thermochronologiques
ou thermiques qui permettent de quantifier la vitesse de remontée des roches et la quantité de
roches érodées. Les processus à l’origine de ces soulèvements peuvent être analysés selon une
approche structurale et géomorphologique couplée à une analyse géophysique originale. La
compréhension des processus diagénétiques à partir d’une approche pétrographique,
minéralogique et géochimique apporte des données complémentaires pour reconstituer
l’histoire des bassins sédimentaires et replacer leur interaction avec leurs zones de bordure.
Cette approche de la thématique érosion/sédimentation présente une spécificité analytique
unique sur le plan national en regroupant à IDES les quatre techniques principales de la
paléothermométrie (thermochronologie basse température traces de fission et (U-Th)/He sur
apatite, inclusions fluides, et minéralogie du cortège argileux) et la modélisation thermique
associée permettant leur intégration dans un modèle géodynamique. Par ailleurs, l’équipe
souhaite développer de nouveaux outils analytiques comme par exemple la méthode (U-
Th)/He sur la calcite et les oxydes de fer qui pourra dans le cas de la calcite apporter des
données quantitatives dans les bassins sédimentaires à remplissage carbonaté ou bien dans le
4cas des oxydes de fer dans la compréhension des relations existantes entre les phases
d'érosion et les épisodes d'altération continentales par la datation de profils d'altération.
Cette approche pluridisciplinaire permet de proposer une image globale et quantifiée
originale de l'évolution passée des surfaces terrestres, notamment dans les domaines
considérés comme présentant une évolution limitée des altitudes au cours du temps (socles
anciens et bassins intracratoniques). Outre la poursuite de nombreux chantiers d'étude en
cours de réalisation (Europe de l'Ouest, bassin d'avant-pays péruvien,), l'équipe se focalisera
plus particulièrement sur l'Afrique du Nord (Atlas marocain). Cette approche permet de plus
de proposer une vision originale des processus modifiant les paramètres des roches dans les
bassins qui contrôlent des problématiques comme le stockage de CO2 dans les formations
profondes ou dans l'exploitation des ressources énergétiques comme le pétrole, le gaz ou
l'uranium.
La reconstitution de la circulation des fluides et la détermination de l'histoire thermique en
intégrant les relations existantes entre paléo-reliefs à l'érosion et zones de sédimentation
seront privilégiées. Une meilleure prise en compte, sur la base des thermomètres développés
dans l'équipe, de l'ensemble des événements géodynamiques affectant les bassins apportera
des contraintes supplémentaires sur l'histoire de l'évolution de la matière organique. Ce
dernier volet sera réalisé en partenariat avec des opérateurs industriels sur de grands bassins
intracratoniques ouest-africains.
Les travaux de l’équipe « Géochronologie, dynamique des systèmes volcaniques » sont
fondés sur des techniques de mesure d’âge exploitant le potassium-argon, l’argon-argon et la
thermoluminescence. Profitant de compétences de pointe dans les domaines de la géochimie
élémentaire et isotopique, de la géomorphologie et de la cartographie, en particulier dans le
domaine volcanique, l’équipe est impliquée dans de nombreux programmes de recherche,
nationaux et internationaux.
Le groupe contribue à l’effort de calibration de l’échelle des temps géologiques. Il est
actuellement impliqué dans le programme européen GTSnext, regroupant 9 laboratoires
européens.
Dans le domaine du volcanisme, les recherches portent essentiellement sur la
reconstruction de l’histoire éruptive de systèmes volcaniques et l’analyse des différents
facteurs de risque liés à leur évolution par une double approche géochimique et morpho-
structurale. L’étude de la géochimie des magmas et de leur variation dans le temps, depuis
leur source jusqu’à leur évolution dans les réservoirs magmatiques, en particulier proche de la
surface, informe sur la dynamique des magmas en relation directe avec la dynamique
éruptive ; ceci permet d’analyser les phases d’activité successives, d’en déduire les facteurs
favorisant ou conditionnant les crises éruptives et de prévoir les évolutions à long terme. De
telles études sont menées en Italie du Sud, Baie de Naples et Iles Eoliennes, dans le cadre de
projets franco-italiens (UFI). Dans les provinces volcaniques actives, la reconstitution de
l’histoire éruptive récente et la quantification des évolutions morphologiques, construction et
érosion des reliefs, est fondamentale pour l’évaluation des risques naturels. Le laboratoire est
impliqué dans le programme de recherche « Risk-Volc-An» (ANR) sur les Petites Antilles,
Martinique et Guadeloupe en particulier afin de renseigner la gestion du risque. Il est aussi
impliqué dans plusieurs programmes nationaux ou européens pour l’étude de l’évolution des
îles océaniques, de leur évolution morpho-structurale, des taux d’érosion et des risques
gravitaires. En particulier, ces programmes portent sur l’étude des déstabilisations des flancs
des édifices et des risques associés. De telles études sont menées sur l’Ile de la Réunion et
l’Ile de Tahiti (programme de cartographie et d’évaluation du risque naturel en Polynésie) et
aux îles Canaries (Programme franco-espagnol avec le CSIC, observatoire de Tenerife) ; des
recherches similaires sont menées avec des collègues portugais sur les îles de l’archipel des
Açores (programmes TEAMINT et EVOLV). Enfin, un programme Européen (IGCP-495) est
en cours avec l’Université de Madrid pour étudier les mouvements verticaux et les variations
des niveaux marins dans les formations des îles du Cap Vert.
Une recherche est menée pour étudier la relation entre les variations du niveau de la mer et
la déstabilisation du flanc des volcans océaniques. Enfin, dans le cadre du volcanisme de rift,
après avoir étudié les conditions de propagation des rides d’Aden et de Mer Rouge dans le
triangle des Afars, à la corne de l’Afrique, nous initions un programme d’étude du
volcanisme exprimé à l’autre extrémité du système d’ouverture Mer Rouge – Mer Morte, à
travers les chaînes libano-syriennes (programme MAE).
En parallèle à ces programmes, une recherche méthodologique et technique est menée en
permanence dans le groupe : les appareils et les techniques de datation sont conçus et réalisés
5au laboratoire par les chercheurs, afin d’atteindre la meilleure performance analytique adaptée
aux besoins des études. Grâce à ces recherches, il est devenu possible de dater avec précision
des laves du Quaternaire Supérieur et même jusque dans la période historique. Ce qui permet
d’obtenir, sur des roches plus anciennes des mesures d’âge précises et fiables. Cette recherche
méthodologique à caractère métrologique participe à la définition de nouveaux standards
adaptés aux besoins analytiques. En particulier, une recherche est en cours pour exploiter avec
la meilleure précision la calibration volumétrique, indépendante de tout standard rocheux que
seule la technique de mesure de l’argon développée à IDES permet de réaliser. Ce
développement, couplé à l’ablation laser, entre dans un projet de datation à l’argon in situ à la
surface de Mars, demande en cours auprès du CNES.
L’équipe « Biocristallisation, paléoclimats et dynamique sédimentaire » s’appuie sur
deux approches complémentaires à savoir i) l’étude de la variabilité des climats anciens et
leurs impacts sur les surfaces terrestres, et ii) l’étude des modalités de l’enregistrement des
conditions environnementales par les organismes producteurs de carbonates.
L’une des première voie de recherche de l’équipe vise à restituer la variabilité à haute
résolution temporelle des environnements et des climats passés de la Terre sur un très large
spectre d'échelles temporelles (du millier aux millions d'années) à partir de l’étude d’archives
sédimentaires océaniques et continentales (lacs et lagunes). Les méthodes utilisées se basent
sur l’analyse minéralogique et géochimique des constituants silico-clastiques, biogéniques et
authigène des sédiments. L’objectif est de restituer dans le passé la dynamique de
l’atmosphère et de l’océan et d’établir l’impact de ses changements sur les environnements
des surfaces terrestres, que se soit au niveau de l’érosion, de la dynamique de transport ou des
modalités de dépôts des sédiments dans les bassins. Il sera par ailleurs question de contrôler le
potentiel d’altération du signal environnemental primaire, étroitement tributaire de l’histoire
diagénétique de la roche, afin de vérifier la validité des traceurs envisagés comme de bons
marqueurs paléoenvironnementaux.
Nos travaux se focaliseront sur les régions péri-himalayennes, péri-méditerranéennes, et
Atlantiques Nord. Dans ces contextes, nous chercherons dans un premier temps, à spécifier
les interactions et les temps de réponses existants entre les changements climatiques (niveau
marin et moussons asiatiques) et la dynamique de l’érosion affectant les bassins versants péri-
himalayens. Nous chercherons également à contraindre les connexions hydrologiques situées
aux niveaux de ponts océaniques et leurs conséquences sur l’environnement et le dépôt de
niveaux riches en matière organique (sapropel de la Méditerranée). Une approche
téphrochronologique sera menée dans des environnements volcaniques fortement explosifs
(Méditerranée occidentale et Sud Chili) afin d’établir des calages stratigraphiques absolus
permettant d’estimer les déphasages temporels existant entre les événements climatiques
majeurs tels qu’ils sont enregistrés d’une part, à terre et en mer, et d’autre part aux hautes et
aux basses latitudes. Pour les périodes de temps historiques, nous nous focaliserons sur la
variabilité climatique des derniers millénaires, pour lesquelles le manque de données est
problématique pour dissocier la part de la variabilité climatique naturelle de la part associée à
l’activité anthropique. Nous déterminerons, plus spécifiquement, si les changements
climatiques des derniers millénaires ont été associés à une réorganisation de la circulation
océanique de l'Atlantique Nord (ANR NEWTON) et de la Méditerranée (paleomex) et/ou à
une modification des modes de circulation atmosphérique. Une étude visant à identifier et
estimer la récurrence des événements climatiques extrêmes (crues, tempêtes) qui ont affecté le
SE de la France (Languedoc-Rousillon) sera également menée afin d’en établir les impacts
sur les sociétés.
En ce qui concerne les biocristallisations, l'équipe poursuivra ses recherches sur le contrôle
biochimique de la cristallisation de structures calcaires et phosphatées, et sur l'optimisation
des mesures de paléotraceurs couramment utilisés. Cette optimisation sera réalisée en prenant
en compte les caractéristiques minéralogiques, microstructurales et compositionnelles (y
compris les composés organiques) des squelettes secrétés par les organismes (les
biominéraux). En effet, l'amélioration des interprétations des signaux biogéochimiques obtenus
sur les squelettes d'organismes, et donc une plus grande exactitude des reconstitutions
paléoenvironnementales qui en découlent, ne peuvent être réalisée que (1) par la connaissance
des processus de biocristallisation dans les divers organismes et (2) par une identification des
biais induits par la diagenèse chez les fossiles. La connaissance des processus de
biocristallisation et de biominéralisation implique, non seulement des observations de type
topographiques (micro- et nanostructures), mais aussi des analyses biogéochimiques (analyses
chimiques et isotopiques localisées, analyse des composés organiques). On procèdera à une
6comparaison des résultats des analyses chimiques/isotopiques faites avec les techniques
traditionnelles avec celles obtenues en utilisant nos méthodes de mesures localisées.
Outre leur rôle dans ce qu'il est convenu d'appeler “effet vital”, l'influence des composés
organiques sur la diagenèse est pratiquement inconnue, surtout concernant les biominéraux
calcaires. En effet, les relations topographiques minéral-organique (position péri ou
intracristalline), l'abondance et la nature des macromolécules organiques ont chacune des
implications dans la fossilisation et donc la préservation des signaux environnementaux qui
restent à découvrir. Les échantillons actuels utilisés pour la compréhension de la
biominéralisation - biocristallisation serviront donc en outre de références pour l'application à
des échantillons fossiles.
Compte-tenu de l'abondance des organismes dans les sédiments fossiles, cette recherche
visant à préciser la qualité de préservation des structures porteuses de signaux
environnementaux sera réalisée essentiellement sur les squelettes calcaires des coraux, des
foraminifères, des mollusques, otolithes en ce qui concerne le milieu marin. Dans une moindre
mesure, des tissus squelettiques phosphatés de vertébrés (émail et dentine) seront également
pris en compte en milieu continental.
En interaction avec les laboratoires de l’IPSL et des chercheurs des équipes
« Géomorphologie planétaire et interactions subsurface-atmosphère » et « Interactions et
dynamique dans les réservoirs d’eau continentaux» du laboratoire IDES, une thématique
transversale sur les « Milieux froids » a été définie. En effet, IDES possède des compétences
sur les milieux à pergélisol à travers deux programmes ANR : l’un portant sur la dynamique
de la Léna en Sibérie et l’autre sur l’impact des changements climatiques sur l’hydrologie
d’un glacier polaire au Spitzberg. L’étude des impacts du réchauffement climatique au
Spitzberg et en Sibérie, par des approches couplant analyses sur le terrain en hydrologie et en
géomorphologie, et modélisation des milieux poreux congelés est une spécificité d’IDES
reconnue à l’échelle nationale et internationale.
1.2 Insertion du laboratoire dans le contexte Sud-Francilien
Le laboratoire va mener une politique volontariste d’incitation à l’émergence de sujets
innovants. Celle-ci passe par la mise en place de thèmes transversaux et l’organisation de
séminaires et de discussions inter-équipes au sein du laboratoire. Elle doit aussi tirer tout le
bénéfice des contacts établis lors du précédent quadriennal avec d’autres laboratoires du
campus d’Orsay, comme l’IPN, l’IAS et le laboratoire FAST, avec lesquels les coopérations
engagées vont être poursuivies, et des coopérations nouvelles sont envisagées. Les multiples
collaborations menées au niveau national, comme en témoigne les nombreux projets ANR
auxquels IDES est associé ou dont il est leader (trois d’entre elles), et international (actions
Marie Curie, collaborations avec de nombreux pays d’Afrique, d’Asie, d’Amérique…),
devraient également permettre de renforcer le périmètre des coopérations, notamment
d’obtenir des financements européens du 7ème programme cadre.
Au plan local, IDES souhaite renforcer ses coopérations avec le laboratoire FAST, et la
nouvelle directrice du FAST (A. Davaille) est favorable à cette intensification de la
collaboration. La thématique des échanges thermiques en milieu granulaire, et ses
applications à l’étude des interactions entre une île pergelée et un écoulement turbulent et à la
modélisation des « debris flows » sur des dunes en milieu périglaciaire, sera développée. La
modélisation de l’écoulement en milieux fracturés sera poursuivie, dans la continuité du PPF
obtenue au quadriennal précédent. Un nouveau thème relatif à l’étude des hétérogénéités dans
le manteau et leurs signatures radiogéniques en surface pourrait être développé. Enfin, les
deux laboratoires pourraient collaborer sur l’étude des processus magmatiques et la
modélisation des écoulements.
Une autre dimension très importante réside dans deux démarches de rattachement à des
structures fédératives que le laboratoire souhaite entamer vis-à-vis de partenaires d’Orsay et,
au delà, du plateau de Saclay. D’une part, IDES prévoit de se rattacher prochainement à un
Observatoire des Sciences de l’Univers, de par ses nombreuses activités d’observation des
milieux naturels et son implication forte dans l’enseignement et la formation. D’autre part, au
plan scientifique, les interactions profondes et nombreuses entre IDES et le LSCE, ainsi que
le LMD, militent en faveur d’un rapprochement avec la Fédération de Recherche IPSL
(Institut Pierre Simon Laplace), dont le LSCE et le LMD sont membres.
7Plusieurs éléments incitent IDES à demander son intégration à un OSU (Observatoire des
Sciences de l’Univers). En premier lieu, IDES est un laboratoire à forte composante
expérimentale et observationnelle, notamment dans des domaines d’intérêt sociétal comme les
changements climatiques et le suivi des ressources en eau. Il dispose d’un parc instrumental
très important, dans les domaines de la géochronologie, de la minéralogie, de la géochimie et
de la géophysique, et de savoir-faire originaux, qui font sa spécificité dans le paysage
national. Ainsi, le laboratoire développe et exploite des moyens d’observation, dont les
données sont ensuite interprétées au sein du laboratoire, et via des collaborations multiples.
Dans certains domaines (paléoenvironnements, hydrosystèmes continentaux, volcanisme…),
ces données ont vocation à être mise à la disposition d’une communauté plus large. D’autre
part, le suivi et la surveillance de certains milieux (précipitations, nappes phréatiques, édifices
volcaniques…) sont déjà en partie assurés par le laboratoire, et peuvent être facilement
systématisé dans un cadre OSU.
IDES est composé en majorité d’enseignants-chercheurs, impliqués dans l’organisation et
l’enseignement au sein de la Licence Géosciences (L1 et L2), de deux masters (STU,
Environnement), et bientôt du Master Environnement du PRES UniverSud, et d’une Ecole
Doctorale (Dynamique et Physicochimie de la Terre et des Planètes). Il est idéalement placé
pour assurer le rôle de formation et de diffusion des connaissances que doit jouer un OSU.
Pour toutes ces raisons, l’intégration du laboratoire IDES à un OSU est une priorité forte
du prochain quadriennal.
Une réflexion a été entamée dans le cadre de la prospective :
1) Dans le domaine des tâches d’observation de l’environnement naturel, trois services
possibles concernant (i) la mesure et le suivi de la teneur en isotopes des précipitations et de
quelques aquifères, (ii) le suivi de paramètres climatiques en régions périglaciaires et (iii) une
contribution à l'élaboration de cartes de risque d'éruptions, ont été identifiés.
2) En termes de bases de données numériques, cinq actions sont envisagées et
concernent : (i) les résultats de la datation à l'argon de minéraux terrestres, (ii) la fourniture de
bases d'images et de cartographie des planètes, (iii) la fourniture d'accès aux données
topographiques MOLA de Mars, (iv) la production d'un modèle numérique de terrain martien
sur demande, et (v) une banque de données spectrale IR de minéraux analogues martiens.
Un rattachement à l’OSU en cours de formation à l’UVSQ sous la responsabilité de
l’IPSL, malgré sa pertinence scientifique, n’est pas permis par les statuts actuels des OSU, qui
ne peuvent dépendre que d’une seule université. Dans ces conditions, c’est de l’OSU formé
par l’Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS) qu’IDES va se rapprocher prioritairement. Les
contacts préliminaires établis avec la direction actuelle de l’IAS, laboratoire avec lequel IDES
interagit scientifiquement (minéralogie martienne), sont encourageants.
L’IPSL (Institut Pierre Simon Laplace) est une fédération de recherche regroupant 6
laboratoires (LATMOS, LISA, LMD, LOCEAN, LPMAA, LSCE) de la région parisienne,
soit près de mille personnes, implantée sur 3 universités (UVSQ, Paris 6, Paris 12). L'IPSL
étudie l'évolution du climat, de l'effet de serre et de la couche d'ozone, et s'intéresse à la
pollution de l'air et des océans. Dans une perspective plus large, il cherche aussi à comprendre
les processus qui régissent l'évolution des autres environnements planétaires du système
solaire. Des actions fédératrices, sous forme de pôles ou de groupes de travail, sont mises en
place pour répondre à des priorités nationales : recherche sur le climat, impacts des activités
humaines aux échelles régionales et locales, planétologie… Depuis quelques années, le
laboratoire IDES s’est fortement impliqué dans l’étude des enregistrements des changements
climatiques dans différents systèmes terrestres et planétaires. Les nombreuses collaborations
tissées entre IDES et les laboratoires de l’IPSL (LSCE, LMD, LATMOS), et les perspectives
qu’elles permettent d’envisager, ont incité le laboratoire IDES à demander son association à la
Fédération de Recherche IPSL.
1.3 Organisation et animation du laboratoire
Le laboratoire IDES a été crée en 2004 après deux années de restructuration des Sciences
de la Terre d’Orsay, sur la base de huit axes de recherches et de trois thèmes scientifiques
majeurs (« Hydrosystèmes continentaux : interaction et dynamique des réservoirs »,
« Processus et évolution des surfaces terrestres et planétaires », « Paléoenvironnements »). Le
laboratoire a opéré depuis un recentrage de ses activités de recherche, qui sont cependant
8restées bien ancrées dans les trois thèmes scientifiques qui avaient été définis au quadriennal
précédent.
Une réflexion a été menée depuis la fin 2007 et a abouti à une réorganisation du
laboratoire pour le prochain quadriennal en cinq équipes : (1) Interactions et dynamique dans
les réservoirs d’eau continentaux, (2) Géomorphologie planétaire et interactions subsurface-
atmosphère, (3) Géochronologie, dynamique des systèmes volcaniques, (4) Relief et bassin,
(5) Biocristallisation , paléoclimats et dynamique sédimentaire.
L’équipe « Interactions et dynamique dans les réservoirs d’eau continentaux »
correspond au regroupement des axes « Quantification de la dynamique et des processus dans
et vers les aquifères », « Interactions et dynamique dans les milieux nanoporeux discontinus »
et du volet paléohydrologie de l’axe « Dynamique des plans d'eaux continentaux » de l’ancien
plan quadriennal.
L’équipe « Biocristallisation , paléoclimats et dynamique sédimentaire » correspond au
regroupement des axes « Dynamique des systèmes sédimentaires et forçages
paléoclimatiques », « Physico-chimie des biominéraux, implications environnementales et
paléoenvironnementales » et le volet concernant la restitution des paléoenvironnements à
partir des archives sédimentaires lacustres de l’axe « Dynamiques des plans d’eaux
continentaux ». Ce regroupemement a déjà favorisé de nombreux échanges scientifiques et un
décloisonnement des activités de recherche qui ont été menés dans les milieux lacustres et
marins de manière séparée dans l’ancien plan quadriennal. Par ailleurs, les études visant à
restituer les changements climatiques à une échelle de temps historique imposent de travailler
sur des archives naturelles biocarbonatées et d’utiliser des traceurs géochimiques des
conditions paléoenvironnementales. Le regroupement dans une même équipe des chercheurs
travaillant sur la variabilité des climats et sur la problématique biocristallisation devrait
permettre de nouvelles synergies au sein du laboratoire IDES.
L’équipe « Relief et bassin » est basée sur celle qui constituait l’axe « Quantification des
mouvements verticaux » du précédent quadriennal, à laquelle se sont ajoutés des géologues
structuralistes du département des Sciences de la Terre d’Orsay qui ne faisaient pas partie de
l’UMR IDES. Elle correspond en outre à une volonté des membres de cet axe de se consacrer
plus fortement à la thématique « bassin ».
Les 5 équipes ainsi formées présentent un meilleur équilibre en termes d’effectifs de
permanents par rapport à l’ancien plan quadriennal où les 8 axes de recherches étaient
fortement déséquilibrés.
Un organigramme envisagé de l’unité est présenté ci-dessous.
9Cet organigramme fait apparaître également les plateformes instrumentales du laboratoire.
Celles-ci, au nombre de trois : « Géochimie », « Minéralogie », « Mesures géophysiques et
modélisation analogique » correspondent à des regroupements de moyens instrumentaux par
grande thématique expérimentale. Elles sont destinées à rationaliser le fonctionnement des
équipements, en optimiser l’accès à tous les membres du laboratoire, mieux gérer
budgétairement le maintien des équipements. Les ingenieurs et techniciens impliqués dans le
fonctionnement de ces plateformes sont également, au même titre que les chercheurs,
membres d’une équipe scientifique.
Les équipes, placées sous la responsabilité d’un responsable d’équipe, sont les cellules
opérationnelles du laboratoire. Elles incluent, non seulement les chercheurs et enseignants-
chercheurs, mais également les ITA-ITRF, qui travaillent à IDES en étroite interaction avec
les chercheurs. Pour minimiser le cloisonnement entre équipes, la direction incite les
chercheurs à créer et animer des thèmes transversaux sous la responsabilité d’un animateur.
Un thème transversal (« Milieux froids ») a déjà été élaboré et d’autres sont en cours de
définition (« Hydrothermalisme terrestre et planétaire »). D’autres thèmes transversaux
pourront être mis en place dans le futur en fonction de l’évolution thématique du laboratoire
IDES.
Les responsables d’équipe ont pour rôle d’animer la vie scientifique et technique de leur
équipe, en veillant à y associer l’ensemble des membres de l’équipe, incluant les ITA-ITRF et
les non-permanents (doctorants, post-doctorants, ingénieurs sur postes CDD). Ils doivent
également diffuser à leur équipe les informations en provenance de la direction, et
inversement faire remonter l’information de l’équipe vers la direction. Le rythme des réunions
d’équipes doit être typiquement mensuel.
L’équipe de direction est constituée du directeur et de son directeur adjoint. Le laboratoire
est doté d’un conseil de laboratoire (CL) et d’un conseil scientifique (CS). Le CS, composé du
binôme de direction, de la cellule de direction administrative, des responsables d’équipes et
de groupe, d’un petit nombre de représentants des ITA-ITRF, et d’un représentant du CL, se
réunit fréquemment (typiquement une fois par mois), et doit donc constituer une cellule
réactive, facilement et rapidement mobilisable. Il permet d’instaurer un débat de fond sur les
orientations scientifiques et techniques, les priorités accordées en termes d’ouvertures de
postes (enseignants-chercheurs, ITA-ITRF), et toute question importante touchant à la vie
scientifique du laboratoire. Le CS est une instance destinée à favoriser les interactions
scientifiques, d’une part entre la direction et la base, d’autre part entre les équipes, et joue
donc un rôle décloisonnant. Il ne se substitue en aucune manière au CL, qui est l’instance
statutaire de référence et se réunit plutôt sur une base bi- ou trimestrielle.
En termes d’animation scientifique à IDES, des séminaires internes, de nature scientifique
ou technique, seront programmés en alternance avec des séminaires d’extérieurs. Des
séminaires-discussions seront organisés entre membres de différentes équipes, et dans certains
cas avec des intervenants extérieurs de laboratoires proches (FAST, IAS, LSCE…), pour
favoriser l’émergence de projets interdisciplinaires et inter-laboratoires. La mise en place de
thèmes transversaux (milieux froids, hydrothermalisme,…) devrait aussi être un facteur
d’animation et de communication scientifique.
1.4 Organisation de l’informatique en service
Le besoin de renforcer l’infrastructure informatique du laboratoire s’est exprimé,
(i) en premier lieu pour des raisons d’ordre scientifiques (distribution automatisée des
mesures réalisées sur les plateformes expérimentales aux chercheurs ; sauvegarde/
classement/ archivage des données ; développement de bases de données planétaires :
photothèque, analyse d’images, services élaborés sur demande),
(ii) en second lieu pour rationaliser le fonctionnement actuel de l’informatique à IDES
(surveillance réseau et administration systèmes, installation et dépannage de postes de travail,
installation de logiciels et d’imprimantes, serveurs Web).
Le laboratoire IDES est très largement un laboratoire analytique, et afin de pérenniser les
multiples données du laboratoire la mise en place d'un système performant et fiable de
stockage et d'archivage des données devient nécessaire. L'idée est de fournir un service de
stockage/archivage via un accès par une base de données permettant de hiérarchiser et
documenter efficacement les divers types de données issues du laboratoire. La mise en place
progressive de procédures de calibration, de mosaïquage et d’analyse des images des surfaces
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