Geologie | Dr. Goulu

Ce sont des "dykes"

Fri, 04 Nov 2016 00:00:00 +0000

En ballade sur l’île de au Cap-Vert j’ai remarqué des structures géologiques surprenantes : des murs de quasi verticaux, parfois encastrés dans des couches horizontales, parfois se détachant sur le ciel.

Sur beaucoup, la “prismation” du basalte est très visible mais … horizontale . Et comme on en voit souvent plusieurs parallèles et que je suis très nul en géologie, je me suis demandé un moment si toute l’île n’avait pas basculé de 90° et mis ainsi à la verticale des coulées de lave horizontales…

Mais ce n’est pas ça du tout. Ce sont des “ ”*, produits par de la lave très fluide qui s’infiltre dans des fissures que l’éruption crée dans des roches plus anciennes , . Bien isolée de l’air, la lave peut remplir des kilomètres de fissures très rapidement puis refroidir très lentement. Le basalte ainsi formé est beaucoup plus dur que les vieilles roches environnantes qui s’érodent beaucoup plus vite. Après quelques centaines de milliers d’années, d’étonnants murs naturels apparaissent.

J’ai un peu honte, mais je n’avais pas d’appareil photo décent à portée de main alors cet article est illustré par de très bonnes photos trouvées sur où vous pouvez en admirer d’autres.

A part ça le Cap-Vert est un pays magnifique avec plein de choses à découvrir et des gens adorables dont beaucoup parlent français et le reste anglais. Destination chaudement recommandée.

Note *: “dyke”, ça veut dire “mur” en celte.

Références

Alain Guillon “ ”, 2003, Saga No 227
Pierre Thomas “ ”, 2013, ENS Lyon - Laboratoire de Géologie de Lyon
Bernard Duyck, “ ” 2011 sur Earth of Fire

Découvertes islandaises

Sun, 21 Aug 2016 00:00:00 +0000

Cet été, toute la famille Goulu a eu la chance de visiter un pays extraordinaire : l’Islande. Chaque jour a été l’occasion de découvrir quelque chose d’intéressant, d’étonnant ou de magnifique. Souvent les trois à la fois.

La baleine à bosse

Baleine à bosse, Reykjavik. Photo Julia G.

La (humpback whale en anglais) nous a souhaité la bienvenue dès le premier jour en effectuant de spectaculaires sauts et en frappant l’eau de ses puissantes nageoires. Ou peut-être protestait-elle contre le massacre de ses congénères jusqu’en 1986 qui a failli causer leur extinction. Ou son soulagement que la population soit en augmentation depuis, passée de 20'000 à 35'000 en 30 ans.

Il faut dire que ce qui passe par la tête de notre cousine mammifère est difficile à décoder : récemment on s’est aperçus qu’elle défendent activement des phoques contre des attaques d’orques, allant jusqu’à leur permettre de monter sur elles pour échapper aux prédateurs.

Le requin du Groenland

Un autre géant de l’Océan Arctique vient de faire parler de lui : le , dont on a appris qu’il , ce qui en fait le vertébré à la plus grande longévité connue.

Avant d’aller en Islande je ne le connaissais que par un épisode de “Faut pas rêver” où le journaliste découvre le , une redoutable spécialité culinaire:

Malheureusement cet extrait ne comporte pas le passage sur la longue préparation requise pour débarrasser la chair de l’ et/ou de l’ qui la rend toxique, ni la dégustation du résultat qui ressemble à de l’ammoniaque solidifié, mais est plus complète.

Historiquement les requins du Groenland étaient intensivement pêchés pour produire de l’ de très bonne qualité pour les lampes à huile, et utilisée aujourd’hui dans certains traitements contre le cancer. Comme la chair était puante et toxique au point d’être mortelle, certains pêcheurs enfouissaient les carcasses dans le sol, mais lors d’une famine des désespérés ont consommé cette viande fermentée* et n’en sont pas morts tout de suite… Ils ont baptisé ça “Hákarl”, probablement d’après le bruit produit tout naturellement par la gorge en essayant d’en avaler un morceau…

Y ayant goûté, je dirais qu’avec une curiosité maladive, un estomac de Goulu à toute épreuve et un paquet de chewing-gum extra forts à la menthe pour estomper le goût et les remontées d’ammoniaque persistantes après avoir ingéré deux centimètres cubes de la chose, ça m’a fait penser à un concentré d’essence d’huile essentielle extrait d’une tonne de Roquefort bien fait.

Ceci explique que la production de Hákarl soit très confidentielle, limitée aujourd’hui à qui traite la cinquantaine de requins pêchés “accidentellement” chaque année pour les inconditionnels islandais et les courageux touristes de passage.

Le rift

le parc national de Thingvellir

L’ est une île située pile sur la , là ou les plaques tectoniques nord-américaine et eurasienne s’écartent de 2 à 3 centimètres par an. Tout au long de la dorsale de nombreux volcans actifs comblent cet écartement en formant une imposante chaîne de montagnes partant du plancher océanique à environ -4000m dont les sommets sont souvent immergés, mais dépassent le niveau de l’océan de plus de 2000m en Islande, mais aussi aux par exemple.

Tout ça devient très concret en visitant le de , où plusieurs larges failles parallèles sont bien visibles. Même si ce n’est pas géologiquement correct, on vraiment l’impression d’y voir les continents s’écarter, voire de nager entre eux dans la

Les tunnels de lave

Tunnel de lave en formation à Hawaï (image Volcano Video Productions)

Dans certaines conditions, la lave sortant d’un volcan se solidifie au contact de l’air en formant un tube solide dans lequel elle peut s’écouler en restant très chaude, fluide. Quand le flux de lave se tarit, il laisse derrière lui un tube creux, un parfois tout petit, parfois de plusieurs mètres de diamètre et de centaines de mètres de long.

Stalagmites à Vatnshellir Photo Felix Haller sur Flickr (CC BY 2.0)

La grotte Vatnshellir est l’un des rares tunnels de lave accessibles au public non spéléologue ( )

Formée par le il y a 6 ou 8000 ans, elle est bouchée aux deux extrémités et accessible uniquement par une fissure à son plafond. Avant qu’un escalier soit installé pour la visite, Jules Verne avait fait de cette grotte le point de départ de son “ ”.

La géologie de ces grottes étant très différente de celles des cavernes calcaires plus communes, certains visiteurs sont désappointés : oui les stalactites sont toutes petites. Mais c’est de la roche fondue, voire vitrifiée, Monsieur ! Et les stalagmites sont très fines car elles se sont formées en quelques heures par des gouttes de lave tombant une à une du plafond lorsque le tunnel s’est vidé. Wow !

L’Askja

Lacs de cratère de l’Askja : Öskjuvatn au fond et Viti au premier plan. Photo Julia G.

L’ est le du que je viens de découvrir et où on trouve des infos complètes sur tous les volcans du monde.

Concrètement, l’Askja est un produisant assez souvent des éruptions de faible . En 1875 une éruption plus violente a recouvert une bonne partie de l’Islande de cendres toxiques qui ont détruit les cultures et tué du bétail, forçant ainsi beaucoup d’islandais à émigrer.

Deux lacs se sont alors formés, le plus grand dans la laissée par l’éruption, un autre dans le petit cratère Viti voisin, où l’eau est à 25°C. Un vrai délice après 3h de 4x4 sur des routes impossibles traversant plaines désertes, champs de lave et torrents à traverser à gué, plus une petite heure de marche.

Les pseudo cratères

Pseudo-cratères du Mývatn, photo Jonas Bendiksen, National Geographic

Avec tous ces volcans, pas étonnant que l’Islande soit truffée de cratères, mais dans la région du ** il y en a vraiment beaucoup. Trop au point d’en être louche. En fait ce sont des formés par des explosions de vapeur lorsque de la lave a coulé sur le lac.

Eyjafjallajökull

Vous vous souvenez certainement avoir essayé de en 2010 lors de l’éruption qui a transatlantique pendant des semaines. En fait, signifie “glacier sur les montagnes proches des îles”, pas “volcan à ". Le est sous un glacier, et sous le volcan, il y a une grande ferme où un “ ” aussi intéressant qu’émouvant raconte cette éruption “vue du dessous”.

Le geyser

Strokkur, par Julia G.

Un mot islandais plus facile à prononcer, c’est “ ”. Il vient de “ ”, nom propre d’un geyser particulier situé dans le du même nom. L’activité de cette mère de tous les geysers a diminué depuis plusieurs années au point qu’il ne propulse un peu d’eau en l’air que très occasionnellement aujourd’hui.

Juste à côté le a pris le relais et crache quelques dizaines de litres d’eau bouillante à une vingtaine de mètres de haut toutes les 3 à 5 minutes, soit beaucoup plus souvent que et au Yellowstone, USA.

Géothermie et aluminium

L’Islande tire un très bon parti de l’énergie géothermique : 80% des habitations sont chauffées grâce à la chaleur du sol. Les centrales géothermiques et l’énergie hydraulique produisent 5 fois plus d’électricité que nécessaire aux habitants. Un ambitieux “ ” prévoyait de faire fonctionner les véhicules, bateaux de pêche compris avec de l’hydrogène électrolysé, mais la crise économique de 2008 a de facto eu raison de ce rêve. Désormais, ce sont d’énormes qui stockent plus de la moitié de l’électricité islandaise dans ce il y a 150 ans.

Et le reste d’électricité et de chaleur permet de faire pousser des tomates hors sol sous serre, avec un éclairage artificiel en plein été …

Les Vikings et l’Amérique

Goscinny avait raison : c’étaient des Normands. En apprenant la peur, ils sont devenus des Vikings et ont exploré le monde.

Historiquement, , et . Le terme désigne un explorateur, commerçant, pillard mais aussi pirate scandinave entre les VIIIème et Xème siècle. Par extension, on emploie le terme en français pour désigner la civilisation scandinave à partir de la fin du IIème siècle après Astérix. Avant, les peuples de Scandinavie étaient bien appelés “Normands”.

Grâce à leurs qu’on n’appelle drakkars*** que depuis 1840, les Vikings ont découvert l’Islande et fondé en 840 déjà, et de là le vers 980. Il est certain qu’ils ont ensuite poussé jusqu’au (Terre-Neuve) vers l’an 1000 et ainsi au moins 4 siècles avant Colomb. S’ils avaient eu la curiosité de suivre la côte vers le sud, peut-être que la moitié du monde parlerait islandais aujourd’hui. On l’a échappé belle !

Notes:

* les islandais n’aiment pas qu’on dise “requin pourri”, et ils ont biologiquement raison… ** il ne faut pas dire “lac Mývatn”, c’est un pléonasme puisque “Vatn” signifie lac. Comme “lac ” d’ailleurs. *** le mot drakkar vient du suédois moderne drekar qui signifie “dragons”, certains bateaux vikings ayant eu têtes de dragons comme figures de proue.

La ChemCam de Curiosity

Mon, 26 May 2014 00:00:00 +0000

Vu la photo ci-dessous dans un consacré au . C’est juste un forage sur Mars… Mais qu’est-ce donc que cette ligne de points noirs ? D’après la légende, ils ont été faits par un “rock-zapping laser”… Le mystère s’épaississait, il fallait que je cherche, que je sache.

trou foré sur Mars par le robot Curiosity et, dans le trou, une ligne de cicatrices produit par son "rock-zapping laser". ∅ trou 16 mm environ (détail d’une image NASA, cliquer pour l’image complète)

En fait il s’agit de traces de mesures faites par la , un dispositif digne d’un Maître Jedi : un laser vaporise la matière, et un spectromètre analyse la lumière émise par le plasma pour en déterminer les constituants. Ca s’appelle ou “LIBS” en anglais.

Vois-tu, jeune padawan, d’après la couleur, cette porte est en titane-béryllium…

C’est même plus fort qu’un Maître Jedi, car la ChemCam fonctionne jusqu’à 9 mètres de distance ! Et en utilisant une série de courtes impulsions, elle peut commencer par “nettoyer” la surface à analyser de la poussière ou de l’oxydation de surface pour atteindre la roche proprement dite.

Concrètement, la partie optique de la ChemCam se trouve dans le mât qui domine le robot, juste à côté de la caméra “ ” qui lui sert de viseur, alors que les spectromètres sont dans le corps du robot :

Diagramme bloc de l’instrument ChemCam. Credit: ChemCam/LANL/IRAP/CNES

La ChemCam a été en partie conçue et réalisée par des équipes françaises (bravo les voisins, cocorico! ) notamment le laser qui a été développé par Thalès. Ce laser produit des impulsions très courtes de 8 nanosecondes environ, et d’une énergie de 30 milliJoule seulement . C’est très très faible. Mais 30

\[mJ\]

/ 8

\[ns\]

ça fait dans les 3.75 MW de puissance ! ( J’ai pour être sur …) Comme il faut environ 1GW/cm² pour créer le plasma de roche, le “rock-zapping” laser ne zappe qu’un tiers de mm² environ, mais ça suffit pour le spectromètre.

(ajout du 27.5.14) En 8 nanosecondes, la lumière ne parcourt que 2.4 mètres ! Le laser est déjà “éteint” lorsque la lumière atteint un rocher à 8m de Curiosity. L’impulsion ressemble donc plus à un tir de pistolet laser qu’à un coup de sabre.

La ChemCam fonctionne très bien, elle a vaporisé son 100'000ème morceau de roche lunaire martienne (!) en novembre 2013 dont je ne sais pas combien dans des trous perçés par la Comme l’indique Sylvestre Maurice du CNES de l’ , un des concepteurs de la ChemCam , ça permet de faire des statistiques plutôt que de se satisfaire de quelques mesures ponctuelles.

Voilà, ma curiosité est satisfaite pour quelques heures…

Références:

" ", 2011, le Figaro
S. Maurice et al. “The ChemCam Instrument Suite on the Mars Science Laboratory (MSL) Rover: Science Objectives and Mast Unit Description” , 2012, Space Science Reviews, Volume 170, Issue 1-4, pp 95-166 \[[pdf](https://www.researchgate.net/profile/David_Baratoux/publication/257664696_The_ChemCam_Instrument_Suite_on_the_Mars_Science_Laboratory_%28MSL%29_Rover_Science_Objectives_and_Mast_Unit_Description/file/50463526ee47fa6a2b.pdf)\]61 pages avec la description très complète!
" ", novembre 2013, Thalès
interview de Sylvestre Maurice de l’IRAP

Bure, plongée dans l'éternité

Sat, 24 May 2014 00:00:00 +0000

Avec quelques autres membres du C@fé des Sciences, j’ai été invité par l’ à visiter leur . Ils y étudient et préparent le site “ ” pour le stockage des déchets nucléaires français, en particulier les . Par “vie longue”, comprenez “mortels pendant environ un million d’années” …

et . Pour ma part je me suis intéressé à la composition et à l’évolution de la radioactivité des déchets HAVL au cours de ce long temps. Mais avant de d’en parler, je commence par vous recommander vivement le documentaire “ ” dont voici le lancement :

Ce film traite de la sécurité d’un tel dépôt, en l’occurrence celui d’Onkalo en Finlande. Il aborde notamment de l’intéressante question de savoir comment signaler ces dépôts pour les prochaines générations, ou s’il faut au contraire effacer toute trace de leur existence.

Un passage mentionne une conviction des géologues que nous avons aussi entendue à Bure : il y aura une glaciation, voire plusieurs pendant la période concernée. Les constructions et les sociétés humaines seront détruites et reconstruites plusieurs fois. Mais en géologie, un million d’années est une période relativement courte sur laquelle on peut faire des prédictions fiables.

A la surface, l’horloge tourne très vite, alors que dans le rocher, elle tourne très très lentement (“Into Eternity”, 20:00)

Ce que j’ai réalisé en visitant l’ANDRA, c’est que l’ambition n’est pas de “construire” quelque chose qui durera un million d’années. Les spécialistes le savent autant que nous : le béton s’effritera, l’acier inoxydable se corrodera et les galeries s’effondreront bien avant. Ce qu’ils pensent faire, c’est insérer une couche géologique artificielle au milieu d’une autre naturelle, soigneusement choisie pour sa stabilité.

Pourquoi ces foutus déchets ont-ils besoin d’un million d’années de repos ? Pourquoi n’arrive-t-on pas à les éliminer plus vite, plus activement voire plus utilement ?

Dans un réacteur nucléaire, chaque atome d’Uranium bombardé par un neutron fissionne en deux, parfois trois nouveaux atomes et en expulsant quelques neutrons qui vont perpétuer la . Les morceaux d’atomes d’Uranium cassés sont appelés “ ”, et il peuvent être à peu près n’importe quoi, mais en gros:

71% sont stables ou forment des atomes stables en moins de 10 ans
11,8% ont des de plus de 100 milliards d’années, donc peuvent être considérés comme stables
6,8% ont des périodes entre 10 et 100 ans. Ce sont essentiellement le et le bien connus à Tchernobyl et Fukushima, ainsi que le , qui est un , donc pas facile à traiter chimiquement. La période du césium 137 étant de 30,15 ans et celle du strontium 90 de 28,79 ans, on a défini les comme étant ceux dont la période est supérieure à 31 ans, comme ça ces trois isotopes n’ont légalement pas à être stockés sous terre… (je n’ai pas trouvé comment ils sont traités. Sont-ils intégrés aux déchets HA-VL et décroissent-ils en surface ?)
Enfin, les 10.4% restants sont constitués de 7 isotopes qui constituent une bonne partie des déchets HA-VL :
- 3,45 % de , d’une demi-vie de 2,3 millions d’années
- 3,06 % de , d’une demi-vie de 1,53 million d’années
- 3,06 % aussi de d’une demi-vie de 211'100 ans
- 0,64 % d’ , demi-vie de 15,7 millions d’années
- 0,09 % de , demi-vie de 6,5 millions d’années
- 0,03 % d’ , demi-vie de 100'000 ans.
- 0,025 % de , d’une demi-vie de 280 000 anstous ces isotopes se désintègrent par , en émettant des électrons.

A part les produits de fission, une centrale nucléaire fabrique des “ ”. En gros il s’agit des atomes d’uranium 238 qui n’ont pas éclaté en capturant un neutron mais se sont transformés en autre chose, principalement du plutonium 240 (6 500 ans) et du (24 000 ans), mais aussi de l’ 242 et 243, du 245, 246 et 250, du 249 et 251, etc. produits selon ce graphique:

Ces isotopes ont de longues durées de vie, sont fissiles ou fertiles, et décroissent par ou : on doit les stocker comme déchets HA-VL aussi. “Heureusement”, le plutonium est apprécié par AREVA pour son ainsi que par les militaires, donc le volume des 7 isotopes de produits de fission n’est augmenté que de 3% environ par les 8 isotopes d’actinides mineurs.

Entre parenthèses, un des intérêts de la est qu’elle ne produit pas beaucoup moins ces actinides.

Tout ce qui précède est résumé dans le dessins ci-dessous :

Transformation du combustible dans un réacteur à neutrons thermiques (image : Wikipédia)

A l’ , le combustible irradié est dissous par des acides et séparé par le procédé . Le 95% d’uranium non fissionné est recyclé dans de nouvelles barres de combustible, le presque 1% de plutonium est utilisé “quelque part”, et les 4% qui restent constituent les déchets HA-VL. Ca ne représente “que” 120 m³/an pour les 58 réacteurs français. Un cube de 5m de côté….

Mais tellement radioactif qu’on ne peut pas en faire un cube de 5m de côté. Ces déchets sortent de PUREX sous forme d’une poudre qui est diluée dans du verre coulé dans des conteneurs en acier inoxydable. Chacun de ces “colis” contient environ 50 kg de déchets, 350 kilos de verre et 90 kg d’acier inox, pour une masse totale de 490 kg , . Hop tout d’un coup le volume décuple et on se retrouve avec 1200 m³/an de “colis”.

A terme, à la fin de la vie des réacteurs nucléaires actuels et si on n’en construit pas de nouveaux, environ 60'000 colis français devront être stockés à Bure.

Pendant les premières années, la radioactivité des colis est telle qu’ils chauffent avec une puissance de l’ordre de 2500 W chacun. On ne pourra les stocker sous terre que lorsqu’ils ne chaufferont plus qu’à 500 W, environ 40 ans plus tard. En attendant ils sont entreposés à la Hague dans des “puits ventilés” à l’air, sous un plancher où on peut se promener . Etonnant. Et d’après le schéma avec la cheminée, ils n’ont même pas l’air de récupérer les mégawatts de chaleur dégagée. Pas écolo pour deux sous, ça..

Finalement, la décroissance de la radiotoxicité au cours des millénaires de ces déchets devrait ressembler à ceci :

décroissance de la radiotoxicité (en Sievert) des déchets produits à partir d’une tonne d’uranium naturel. Notez l’échelle log/log… . Source : wikipédia

La ligne verte représente le niveau de radioactivité dans un mine d’uranium. On considère que si on est en dessous, c’est “safe”. On voit que la courbe noire des produits de fission descend en quelques siècles en dessous grâce aux courtes vies du et du , puis fait un plus long palier à cause des isotopes à vie plus longue. Pour les “actinides mineurs” il faut compter dans les 10'000 ans. Et si un jour on renonce aux diverses applications du plutonium, il faudra faire un pari sur des millions d’années…

En écrivant cet article j’ai repensé à la et découvert la librairie Python . Ca m’a donné une idée (de plus) pour un projet (de plus) dont je vous parlerai une fois (de plus), peut-être…

Les gens qui travaillent ici attrapent une sorte de “maladie scientifique” : ils ont un devoir, une tâche à accomplir. - Je crois que je ne comprends pas bien … - Non en fait, je crois que personne ne le comprend. (“Into Eternity”, 52:30)

(ajout/modif du 27.5.2014) Je découvre à l’instant qu’il existe un film intitulé “ consacré au même sujet, quoique avec une optique assez différente puisqu’il traite de la maison des opposants au projet Cigéo. Le titre initial de mon article n’était en rien une allusion à ce film, je me suis plutôt inspiré de “Into Eternity”, mais pour éviter tout quiproquo je modifie le titre de mon article en “Bure, plongée dans l’éternité.”

Références:

Etienne Vernaz, “ ", CEA-VALRHO ( Marcoule )
" ” sur laradioactivité.com
" ", 2012, Andra
" " sur laradioactivité.com
" " UARGA (site des retraités du groupe AREVA)

Eclogite et Archimède

Wed, 14 Aug 2013 00:00:00 +0000

Eclogite de Norvège

Vu en Norvège quelques trous dans une falaise de fjord dont on nous a indiqué qu’il s’agissait d’une ancienne carrière d’ . Qu’est-ce ?

Cette roche se forme à partir des fonds océaniques qui plongent dans le manteau terrestre aux . La température, mais surtout la pression en chassent l’eau et compriment les minéraux jusqu’à former un mélange d’ verte et de parsemé de petits grains d’autres minéraux comme le , voire même de micro .

L’éclogite est parfois , mais a surtout la propriété d’être particulièrement dense, entre 3 et 3.5 kg/dm³. Les géologues estiment qu’elle est de ce fait très abondante dans le manteau terrestre, à quelques centaines de km de profondeur , et joue un rôle important dans la .

Et lorsqu’un gisement se trouvait directement sur une côte facilement accessible, la dense éclogite était fort utile pour lester les bateaux des siècles passés.

Mais à quoi peut donc donc servir aujourd’hui l’immense carrière d’éclogite moderne juste à côté ? dit qu’elle produit principalement du ballast pour l’ “offshore rockdumping”, ou “déchargement sous-marin de roches” , , . Ca consiste à déposer une couche de cailloux au fond de la mer pour l’égaliser avant la pose d’une plateforme pétrolière par exemple, ou pour protéger des pipelines sous-marins et les isoler thermiquement. Des sont capables de réaliser ceci avec une grande précision jusqu’à plus de 1200m de fond (mais …)

Oui mais bon, vaut-il vraiment la peine d’utiliser de la jolie éclogite à 3.2 kg/dm³ plutôt que du bête granit à 2.7 pour faire ceci ?

La réponse est oui, car la fait fortement varier le dans l’eau des corps immergés en fonction de leur densité. Dans le cas qui nous occupe, la densité de l’éclogite supérieure de 20% à celle du granit fait qu’il en faut deux fois moins (en kg) que du granit pour exercer la même force au fond de la mer, comme le montrent un petit calcul et ce graphique :

La carrière de ayant le bon goût de se situer non loin des importantes installations pétrolières de Norvège et de Mer du Nord, nul doute que ses quelques millions de tonnes d’éclogite se retrouveront bientôt au fond de la mer…

Carrière et chargement d’éclogite en Norvège

Références

Don L. Anderson “ ”
" " sur theartofdredging.com (l’art de la drague…)
" " (en néerlandais)
Clive Skelhorn, “ ”, 2003, Hydrographic Society Benelux
" ", Norock & Co.