Fabien Graveleau
Axes de recherche
Dynamique des Fronts de Chaînes de Montagnes
Des exemples ACTIFS
TIANSHAN (Chine)
La chaîne de montagnes du TianShan, en Chine, est un remarquable laboratoire de terrain pour étudier et comprendre les processus qui façonnent les paysages orogéniques. Comprendre le lien entre les processus qui construisent le relief (la tectonique, via les failles, et les plis) et ceux qui les détruisent (l'érosion) où les masquent (la sédimentation) est particulièrement facilité dans cet environnement géologiquement où la végétation est absente et où l'observation de surface est de fait faciliter.
Dans ce cadre, je collabore actuellementau travaux de recherche de deux doctorants de l'Université de Zhejiang (à Hangzhou) : l'un travaillant sur le front Nord de la chaîne, l'autre, sur son front sud.
TAIWAN
La chaîne de montagnes de Taiwan est remarquable pour étudier la dynamique des releifs car c'est un laboratoire où tout va très vite. La tectonique, qui construit les reliefs est une des plus rapides au monde. De même, les processus de surface (l'érosion et la sédimentation) sont extrêmement vigoureux notamment en raison du régime climatique de l'île qui subit annuellement plusieurs Typhons qui déversent d'importantes précipitations.
Dans ce cadre exceptionnelle, je collabore actuellement dans une ANR (ACTIVE SW : PI E. PATHIER et M. LEBEON) à la compréhension des mécanismes de déformation active et à plus long terme dans le quart sud-ouest de l'île.
Un exemple FOSSILE
le FRONT NORD VARISQUE
Dans le Nord de la France, cachée sous quelques centaines de mètres de roches de l'ére secondaire (Mésozoïque), se cachent les reliques d'une majestueuse chaîne de montagne (la chaine Varisque) qui s'est développée il y a 300 millions d'années. Souvent comparées à l'actuel chaîne de montagne de l'Himalaya, ces montagnes varisques ont été totalement érodées depuis mais elles ont laissés dans le soubassement du territoire des Hauts-de-France des indices de leur longue et complexe vie et évolution. Que ce soit dans le bassin houiller du Nord-Pas-de-Calais, dans l'Artois, l'Avesnois, l'Ardennes ou encore le Boulonnais, les roches, les failles et les plis que l'on peut voir sur le terrain ou bien grâce à des méthodes d'imagerie géophysique (sismique, gravimétrie) permettent de raconter l'histoire de ces anciens reliefs : leur vie, leur croissance, et leur destruction.
Dans ce cadre régional, je collabore avec divers collègues du LOG, de Belgique ou encore du BRGM pour améliorer notre connaissance et compréhension de notre sous-sol régional. Ces connaissances sont un préalable incontournable pour mieux vivre sur notre territoire : que ce soit pour en comprendre les risques (les GEO-risques) ou encore les ressources (minérales, hydrogéologie, géothermie).
Méthodes et chantiers d'étude
Mon implication au sein des axes de recherche mentionnés ci-dessus repose sur différentes approches mises en œuvre sur le terrain et au laboratoire. Il s'agit tout d'abord 1) de l'étude in-situ du terrain afin d’en extraire des observations et mesures pertinentes, ensuite 2) de la modélisation expérimentale et enfin 3) de la modélisation géologique sur ordinateur.
Le Terrain
Objectif et philosophie de l'approche
La géologie est une science qui a pour objectif de comprendre la formation et l'évolution de notre planète. Elle repose en grande partie sur l’observation du "terrain", c'est à dire ce que le géologue peut observer et mesurer sur une roche, un affleurement, un paysage, et qui lui raconte l'histoire d'une région, le fonctionnement d’un processus et leur évolution au cours du temps.
La modélisation géologique par ordinateur
La modélisation par ordinateur que je pratique conjugue essentiellement l'analyse en 3 dimensions des objets géologiques qui me servent de laboratoire pour la compréhension de phénomènes géologiques. Il s'agit notamment du logiciel MOVE proposé par la société Petex et dont l'Université de Lille dispose d'une Licence gratuite d'utilisation.
J'applique cet outil pour bon nombre de mes chantiers de recherche que pour l'enseignement.
La Modélisation Expérimentale
Objectif et philosophie de l'approche
Cousine de la modélisation numérique par ordinateur, la modélisation expérimentale (ou modélisation analogique / physique) est une approche scientifique visant à reproduire à petite échelle d'espace et de temps certaines des conditions physiques contrôlant la formation et l'évolution d'un système géologique. C'est en quelque sorte une "maquette", souvent d'environ quelques m2 de surface, qui permet, avec des matériaux spécifiques (des matériaux "analogues") et des dispositifs expérimentaux adaptés, de tester l'influence de divers paramètres sur le développement d'un objet géologique qui, dans la nature, prend des millions d'années pour évoluer et occupe souvent plusieurs dizaines de kilomètres de dimension. Avec cette approche, il n'est pas possible d'utiliser des matériaux (des roches) naturelles. C'est pourquoi l'on est amené à utiliser des matériaux beaucoup moins résistants, typiquement des matériaux granulaires (poudres et sables) et des matériaux visqueux (gomme de silicone) afin de représenter les roches naturelles.
Mon expertise : Modélisation morphotectonique et modélisation structurale
Mon expertise en modélisation expérimentale concerne principalement l'analyse des chaînes de montagnes (domaine en compression) et tout particulièrement leurs bordures (l'avant-pays) qui est le siège de processus géologiques particuliers qui m'intéressent. Il s'agit de la Tectonique (la déformation des roches sous l'effet de contraintes géologiques appliquées) mais aussi des processus de surface (l'érosion et la déformation). J’étudie leurs influences et leurs interactions sur le développement des chaînes de montagnes grâce à différents dispositifs conjuguant déformation et flux de surface.
Implications sociétales
Risque sismique
Le risque sismique est la conséquence d’un événement sismique (tremblement de terre) d’une certaine ampleur ayant une certaine probabilité de se produire (aléa). Définition www.planseisme.fr
Mon implication sur ce sujet concerne avant-tout le territoire de la région des Hauts-de-France pour laquelle je co-anime un groupe de travail d'experts scientifiques. Ce groupe de travail s'inscrit dans le cadre d'un atelier du réseau sismologique français (RESIF : www.resif.fr) visant à mener des actions en vue de mieux comprendre la sismotectonique, les processus de déformation active et l’aléa sismique en France. Il réunit de nombreux laboratoires de recherche et institutions (telles que l’IRSN, le CEA, EDF, le BRGM). L'objectif à court terme est d'évaluer, d’une façon critique et objective, la question de la tectonique active sur le territoire français.
Dans une moindre mesure, je m’intéresse également à l’aléa sismique en dehors de la France et notamment en Grèce continentale. Ceci s’opère dans le cadre de mon implication dans le projet WATER que porte notre équipe de recherche au sein de l’UMR 81871 LOG.
Géoressources
Mon implication dans le domaine des Géoressources concerne tout autant la géologie pétrolière, la géothermie que l'hydrogéologie car elle repose sur l'intérêt pour la compréhension du fonctionnement des réservoirs géologiques, qui accueillent des fluides carbonés ou bien simplement de l'eau.
Pour la Géologie Pétrolière, je collabore régulièrement avec des collègues français ou étrangers menant des recherches en partenariat avec l'industrie pétrolière et gazière. Cela s'opère notamment en Chine dans les provinces du Xinjiang où l'on étudie la dynamique géologique des avant-pays de la chaîne de montagnes du Tian-Shan.
Pour la Géothermie, mon implication est avant-tout régionale (territoire des départements du Nord et du Pas-de-Calais) où l'on cherche à mieux caractériser le potentiel géothermique local afin de dynamiser ce secteur plein d'avenir. A ce titre, j'ai participé à l'encadrement de la thèse de doctorat d'Aurore LAURENT (2018-2021) financée par la région Hauts-de-France et le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) et qui a visé notamment à mieux caractériser les géométries du soubassement de la région du Bassin Houiller du Nord-Pas-de-Calais, prélalable incontournable pour une amélioration des évaluations du potentiel géothermique profond.
Pour l'Hydrogéologie, je collabore avec différentes institutions régionales (BRGM Hauts-de-France) et collectivités territoriales (Métropole Européenne de Lille) afin de mieux caractériser la géométrie des aquifères du Sud de la Métropole de Lille (secteur du Mélantois). Plusieurs étudiants de Licence et Master de Sciences de la Terre de l'Université de Lille ont été encadrés sur ce sujet et ont permis d'affiner notre compréhension de la structure géologique qui héberge un grand volume de l'eau consommée annuellement par la population de la métropole lilloise.