Portrait de Fabrice Gaillard
Présentation
Fabrice Gaillard, Chercheur à l’ISTO (Responsable équipe Magma)
Domaine de recherche ou d’activité
Je travaille sur le magmatisme. Je m’intéresse aux conséquences à long terme du magmatisme sur une variété de processus sur Terre et ailleurs dans d’autres systèmes planétaires. Le volcanisme est une manifestation immédiate du magmatisme, et je m’intéresse à son rôle sur la composition et l’évolution des atmosphères et des surfaces planétaires. L’azote de notre atmosphère est certainement d’origine magmatique, les volcans contribuent aussi aux émissions de dioxyde de carbone, de dioxyde de soufre, mais l’évolution dans le temps de ce dégazage volcanique demeure énigmatique. Enfin, l’essentiel des magmas ne produit pas d’éruption et reste piégé en profondeur par des mécanismes méconnus, si bien que l’éruption est une exception du magmatisme. Ces magmas profonds ont un impact sur les propriétés chimiques, mécaniques et thermiques de la croute terrestre. Je travaille sur des méthodes pour détecter ces magmas profonds et définir leur état physique. S’agit-il de poches remplies de liquide ou au contraire des portions de croute terrestre imprégnées par d’infime quantité de liquide ? Enfin, ces magmas profonds sont à l’origine de la formation de nombreuses ressources minérales nécessaires à nos sociétés. Comment fonctionne cette distillerie profonde ? Comment des métaux tels que le cuivre, l’or, les terres rares, ou le lithium sont-ils concentrés par le magmatisme pour constituer des gisements miniers ?
Comment faites-vous ?
La simulation par l’expérience et par le calcul est au cœur de ma démarche scientifique. Les processus magmatiques opèrent cachés en profondeur et souvent affectés par des milliers voire des millions d’années de durée de vie d’un système magmatique. Réaliser des expériences en laboratoire en reconstruisant les conditions de température et de pression de l’intérieur de la Terre est une approche qui nous permet de recréer les conditions du magmatisme, d’identifier les paramètres importants, de décrypter des mécanismes, et de déterminer des lois. La force de l’expérimentation réside dans la simplification des processus magmatiques en imposant des systèmes chimiques simplifiés, des conditions uniques de pression et de température. La simulation numérique est le complément et le prolongement naturel de l’approche expérimentale puisqu’elle permet de simuler les lois empiriques dans la diversité et la complexité des conditions du magmatisme.
Au laboratoire, nous développons des technologies de pointes pour reproduire les conditions du magmatisme. Nous utilisons des presses et des autoclaves permettant d’atteindre des conditions extrêmes de pression (200 à 40000 fois la pression atmosphérique) et de très hautes températures (>1200°C).
Dans quel but ?
Comprendre comment l’azote est sorti de la Terre pour entrer dans l’atmosphère demande de voyager dans le temps, dans l’histoire de notre planète ; comprendre où, et de quoi, sont fait les réservoirs magmatiques demande de voyager dans l’intérieur de la Terre ; comprendre comment le lithium, un élément chimique rare, peut-il être concentré dans certains magmas jusque des teneurs de plusieurs pourcent demande de voyager dans le temps et à l’intérieur de la Terre. Il y a là de vrais challenges méthodologiques pour résoudre ces impossibles voyages, mais il y a un vrai besoin de réponses sur le rôle du magmatisme sur l’habitabilité d’une planète, sur le risque associé aux éruptions et non-éruptions, et sur la question critique des ressources minérales pour nos sociétés. La géologie est au cœur de nos questionnements sociétaux, sur les origines et les ressources de notre monde.