Nous vivons, dit-on, dans l’époque de « data science ». L’apprentissage automatique (« machine learning », ou ML) à partir des données nous émerveille avec ses avancées, tels les véhicules autonomes et les outils de traduction, et nous effraye également avec ses capacités de surveillance et d’interprétation des visages, gestes et comportements humaines. Dans les sciences, nous sommes témoins d’une nouvelle explosion de littérature autour de l’apprentissage automatique, capable d’interpréter des quantités massives de données, autrement appelé le « big data ». Certains prédisent que le calcul numérique va bientôt être dépassé par le ML comme outil de compréhension et de prévision des systèmes dynamiques.Aucun domaine scientifique n’est aussi étroitement lié avec le calcul haute performance, que la météorologie et les sciences du climat. Leur histoire remonte à l’aube du calcul numérique, la technologie à laquelle ont donné naissance von Neumann et ses collègues durant l’après-guerre. Nous utiliserons comme exemple, dans cet article, la simulation numérique du système Terre, afin de mettre en évidence quelques questions fondamentales posées par l’apprentissage automatique. Nous reviendrons sur l’histoire de la météorologie pour comprendre la dialectique entre le savoir — notre compréhension de l’atmosphère — et la prévision tout court, par exemple la connaissance de la météo du lendemain. Cette question est posée aujourd’hui de nouveau par l’apprentissage, car il n’est pas nécessairement possible d’interpréter physiquement car issu directement des données. En revanche, le rôle central de la simulation du système Terre pour nous aider à déchiffrer le futur de la planète et le changement climatique, nous demande de sortir de l’actualité des données et de faire des comparaisons avec des Terres fictives (sans émissions industrielles par exemple) et de plusieurs pistes vers l’avenir, ce que nous appelons les « scénarios ». Ici les observations ont un rôle, certes, mais ce sont souvent des données issues des simulations qui sont analysées. Finalement, ces données sur le climat ont un poids sociétal et la démocratisation de l’accès à ces dernières a fortement crû ces récentes années. Nous montrerons ici certains aspects de l’évolution des technologies de la simulation et des données et ses enjeux importants pour les sciences du système Terre. We live, it is said, in the age of “data science”. Machine learning (ML) from data astonishes us with its advances, such as autonomous vehicles and translation tools, and also worries us with its ability to monitor and interpret human faces, gestures and behaviors. In science, we are witnessing a new explosion of literature around machine learning, capable of interpreting massive amounts of data, otherwise known as “big data”. Some predict that numerical computation will soon be overtaken by ML as a tool for understanding and predicting dynamic systems.No field of science is as closely related to HPC as meteorology an
我们生活在一个“数据科学”的时代。基于数据的机器学习(ML)的进步让我们惊叹不已，比如自动驾驶汽车和翻译工具，但它监控和解释人类面孔、手势和行为的能力也让我们感到恐惧。在科学领域，我们正在目睹关于机器学习的新文献激增，机器学习能够解释大量数据，也就是所谓的“大数据”。一些人预测，作为理解和预测动态系统的工具，数值计算将很快被ML所取代。没有哪个科学领域像气象学和气候科学那样与高性能计算密切相关。他们的历史可以追溯到数字计算的黎明，冯·诺伊曼和他的同事在战后发明了这项技术。在本文中，我们将以地球系统的数值模拟为例，以突出机器学习提出的一些基本问题。我们将回到气象学的历史，以理解知识(我们对大气的理解)和简单的预测(例如对明天天气的了解)之间的辩证法。这个问题在今天的学习中再次被提出，因为它不一定可以物理解释，因为它直接来自数据。相形之下,地球系统仿真的核心作用,帮助我们解读未来地球气候变化,要求我们摆脱与及时性,做一些比较虚假土地,无工业排放(例如)和一些场景中走向未来,我们称之为«»。在这里，观测确实起了作用，但分析的往往是模拟数据。最后，这些气候数据具有社会重要性，近年来，获取这些数据的民主化急剧增加。在这里，我们将展示模拟和数据技术发展的一些方面，以及它们对地球系统科学的重要挑战。有人说，我们生活在“数据科学”时代。数据机器学习(ML)的进步让我们震惊，比如自动驾驶汽车和翻译工具，也让我们担心它监控和解释人脸、手势和行为的能力。在科学领域，我们目睹了围绕机器学习的文献的新爆炸，能够解释大量的数据，也被称为“大数据”。= =地理= =根据美国人口普查，这个县的面积为。= =地理= =根据美国人口普查，这个县的土地面积为。= =地理= =根据美国人口普查，这个县的面积为，其中土地面积为，其中土地面积为。在本文中，我们将以地球系统的数值模拟为例，强调机器学习提出的一些基本问题。We will return to the 1974 between the history of知道气象学知识圣母大气——我们的理解和预测,为例》(the knowledge of the weather of the next day)。这个问题在今天的学习中再次被提出，因为不一定可以从物理上解释它，因为它直接来自数据。On the other hand, the central simulation of Earth system to help us decipher角色(the future of the planet and us to get out of the climate change),您就actuality of the data and make with fictitious比较Earths (sans工业排放为例)和几种promenade what we call to the future),“场景”。天狮do have a评论的作用,是it is, data from that are analyzed模拟。最后，这些气候数据具有社会重要性，近年来，获取这些数据的民主化进程取得了巨大进展。在这里，我们将展示模拟和数据技术发展的一些方面及其对地球系统科学的重要利益。
{"title":"“Data science” versus physical science: is data technology leading us towards a new synthesis?","authors":"","doi":"10.5802/crgeos.24-en","DOIUrl":"https://doi.org/10.5802/crgeos.24-en","url":null,"abstract":"Nous vivons, dit-on, dans l’époque de « data science ». L’apprentissage automatique (« machine learning », ou ML) à partir des données nous émerveille avec ses avancées, tels les véhicules autonomes et les outils de traduction, et nous effraye également avec ses capacités de surveillance et d’interprétation des visages, gestes et comportements humaines. Dans les sciences, nous sommes témoins d’une nouvelle explosion de littérature autour de l’apprentissage automatique, capable d’interpréter des quantités massives de données, autrement appelé le « big data ». Certains prédisent que le calcul numérique va bientôt être dépassé par le ML comme outil de compréhension et de prévision des systèmes dynamiques.Aucun domaine scientifique n’est aussi étroitement lié avec le calcul haute performance, que la météorologie et les sciences du climat. Leur histoire remonte à l’aube du calcul numérique, la technologie à laquelle ont donné naissance von Neumann et ses collègues durant l’après-guerre. Nous utiliserons comme exemple, dans cet article, la simulation numérique du système Terre, afin de mettre en évidence quelques questions fondamentales posées par l’apprentissage automatique. Nous reviendrons sur l’histoire de la météorologie pour comprendre la dialectique entre le savoir — notre compréhension de l’atmosphère — et la prévision tout court, par exemple la connaissance de la météo du lendemain. Cette question est posée aujourd’hui de nouveau par l’apprentissage, car il n’est pas nécessairement possible d’interpréter physiquement car issu directement des données. En revanche, le rôle central de la simulation du système Terre pour nous aider à déchiffrer le futur de la planète et le changement climatique, nous demande de sortir de l’actualité des données et de faire des comparaisons avec des Terres fictives (sans émissions industrielles par exemple) et de plusieurs pistes vers l’avenir, ce que nous appelons les « scénarios ». Ici les observations ont un rôle, certes, mais ce sont souvent des données issues des simulations qui sont analysées. Finalement, ces données sur le climat ont un poids sociétal et la démocratisation de l’accès à ces dernières a fortement crû ces récentes années. Nous montrerons ici certains aspects de l’évolution des technologies de la simulation et des données et ses enjeux importants pour les sciences du système Terre. We live, it is said, in the age of “data science”. Machine learning (ML) from data astonishes us with its advances, such as autonomous vehicles and translation tools, and also worries us with its ability to monitor and interpret human faces, gestures and behaviors. In science, we are witnessing a new explosion of literature around machine learning, capable of interpreting massive amounts of data, otherwise known as “big data”. Some predict that numerical computation will soon be overtaken by ML as a tool for understanding and predicting dynamic systems.No field of science is as closely related to HPC as meteorology an","PeriodicalId":50651,"journal":{"name":"Comptes Rendus Geoscience","volume":"86 S369","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-11-08","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135341628","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"地球科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Ne pas laisser la planète se réchauffer à un niveau qui dépasse de plus de 1, 5 ∘ la valeur qui était celle de la période préindustrielle, est impératif si l’on s’en tient aux risques qui pèsent sur les territoires les plus vulnérables. Mais la possibilité d’y parvenir est considérablement plus restreinte qu’elle ne l’était il y a 30 ans, juste avant le sommet de la Terre de Rio en 1992. Les émissions de CO 2 étaient alors de 5 à 6 milliards de tonnes de carbone par an — elles ont doublé depuis cette date. De fait, nous avons déjà considérablement engagé le futur, comme en témoignent des phénomènes tels que la fonte des glaciers et de la banquise, le réchauffement en profondeur des océans, ou l’évolution des écosystèmes. La situation est plus grave encore, si l’on se réfère au futur proche : le réchauffement des quelques prochaines décennies est déjà fortement contraint par les émissions passées et le mélange rapide des gaz à effet de serre par la circulation atmosphérique en fait un problème mondial grandissant qui s’impose à tous. Nous avons de moins en moins la possibilité de modifier significativement l’évolution climatique locale au travers de nos propres actions. Il est donc nécessaire de s’adapter progressivement à des évolutions qui relèvent à la fois de la part déjà irrémédiable des changements à venir et des retards ou échecs des actions internationales. Les territoires ont, dans ce cadre, un rôle privilégié à jouer. C’est, en effet, à leur échelle que se développent les impacts majeurs des changements climatiques et que se fait une grande part des émissions de gaz à effet de serre. C’est donc à ce niveau que devront s’élaborer des stratégies de co-bénéfice entre atténuation et adaptation au changement climatique. Et c’est donc aussi là que devront se définir des arbitrages entre différents usages des sols, différentes stratégies de protection de la biodiversité, ou différentes gestions de zones vulnérables, telles les villes, les montagnes ou les littoraux. Ceci impose aussi une connaissance approfondie et pluridisciplinaire de ces territoires qui sont tous différents les uns des autres. L’exemple de la Nouvelle-Aquitaine, au sein de laquelle le projet Acclimaterra a mis en œuvre une série très large de visites régionales (http://www.acclimaterra.fr) montre qu’il est nécessaire de prendre la mesure des évolutions en cours, à la fois en écoutant l’expression des divers impératifs sociaux et en facilitant la prise de décisions de l’ensemble des acteurs régionaux par une « mise en récit » du diagnostic scientifique. Le projet Acclimaterra a aussi été matérialisé par la production de deux rapports qui ont rassemblé 400 scientifiques et ont été publiés sous la forme de livres soigneusement édités pour permettre d’atteindre le grand public. Ce travail a montré que les régions, en profitant du lien qui les unit à leur population, peuvent ainsi constituer un lien important d’innovation et de réflexion et apporter des éléments de solution impor
{"title":"Anticipating the evolution of territories","authors":"","doi":"10.5802/crgeos.32-en","DOIUrl":"https://doi.org/10.5802/crgeos.32-en","url":null,"abstract":"Ne pas laisser la planète se réchauffer à un niveau qui dépasse de plus de 1, 5 ∘ la valeur qui était celle de la période préindustrielle, est impératif si l’on s’en tient aux risques qui pèsent sur les territoires les plus vulnérables. Mais la possibilité d’y parvenir est considérablement plus restreinte qu’elle ne l’était il y a 30 ans, juste avant le sommet de la Terre de Rio en 1992. Les émissions de CO 2 étaient alors de 5 à 6 milliards de tonnes de carbone par an — elles ont doublé depuis cette date. De fait, nous avons déjà considérablement engagé le futur, comme en témoignent des phénomènes tels que la fonte des glaciers et de la banquise, le réchauffement en profondeur des océans, ou l’évolution des écosystèmes. La situation est plus grave encore, si l’on se réfère au futur proche : le réchauffement des quelques prochaines décennies est déjà fortement contraint par les émissions passées et le mélange rapide des gaz à effet de serre par la circulation atmosphérique en fait un problème mondial grandissant qui s’impose à tous. Nous avons de moins en moins la possibilité de modifier significativement l’évolution climatique locale au travers de nos propres actions. Il est donc nécessaire de s’adapter progressivement à des évolutions qui relèvent à la fois de la part déjà irrémédiable des changements à venir et des retards ou échecs des actions internationales. Les territoires ont, dans ce cadre, un rôle privilégié à jouer. C’est, en effet, à leur échelle que se développent les impacts majeurs des changements climatiques et que se fait une grande part des émissions de gaz à effet de serre. C’est donc à ce niveau que devront s’élaborer des stratégies de co-bénéfice entre atténuation et adaptation au changement climatique. Et c’est donc aussi là que devront se définir des arbitrages entre différents usages des sols, différentes stratégies de protection de la biodiversité, ou différentes gestions de zones vulnérables, telles les villes, les montagnes ou les littoraux. Ceci impose aussi une connaissance approfondie et pluridisciplinaire de ces territoires qui sont tous différents les uns des autres. L’exemple de la Nouvelle-Aquitaine, au sein de laquelle le projet Acclimaterra a mis en œuvre une série très large de visites régionales (http://www.acclimaterra.fr) montre qu’il est nécessaire de prendre la mesure des évolutions en cours, à la fois en écoutant l’expression des divers impératifs sociaux et en facilitant la prise de décisions de l’ensemble des acteurs régionaux par une « mise en récit » du diagnostic scientifique. Le projet Acclimaterra a aussi été matérialisé par la production de deux rapports qui ont rassemblé 400 scientifiques et ont été publiés sous la forme de livres soigneusement édités pour permettre d’atteindre le grand public. Ce travail a montré que les régions, en profitant du lien qui les unit à leur population, peuvent ainsi constituer un lien important d’innovation et de réflexion et apporter des éléments de solution impor","PeriodicalId":50651,"journal":{"name":"Comptes Rendus Geoscience","volume":"4 6","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-11-08","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135390596","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"地球科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Le puits de carbone géologique consiste à « remettre » le carbone dans le sous-sol d’où il a été extrait, afin de réduire les émissions résiduelles incompressibles de CO2. Complémentaire aux puits de carbone terrestre (sols et forêts) et océanique, il devrait jouer un rôle clé pour atteindre la neutralité carbone. 19 opérations de captage et stockage de CO2 (technologie dite CSC, ou CCS en anglais) fonctionnent déjà dans le monde. D’importants efforts de recherche et d’innovation sont menés pour permettre un saut d’échelle et déployer cette technologie partout où ce sera nécessaire. La France, l’Europe et de nombreux pays pensent qu’elle sera incontournable pour parvenir à atteindre les objectifs de l’accord de Paris sur le climat et limiter le réchauffement climatique à +1.5 ∘ C. The geological carbon sink consists of “putting back” the carbon into the subsurface from which it was extracted, in order to reduce incompressible residual CO2 emissions. Complementary to terrestrial (soils and forests) and oceanic carbon sinks, it is expected to play a key role in achieving carbon neutrality. 19 CO2 capture and storage (CCS) projects are already in operation worldwide. Major research and innovation efforts are being carried out to scale up and deploy this technology wherever it is needed. France, Europe and many countries believe that CCS will be essential to achieve the objectives of the Paris climate agreement and limit global warming to +1.5 ∘ C.
地质碳汇是将碳“重新”到提取碳的底土中，以减少不可压缩的残余二氧化碳排放。作为陆地(土壤和森林)和海洋碳汇的补充，它应该在实现碳中和方面发挥关键作用。全球已经有19个二氧化碳捕获和储存(CCS)项目在运行。目前正在进行大量的研究和创新工作，以实现规模飞跃，并在任何需要的地方部署这项技术。法国、欧洲和许多国家认为,它将争取实现千年发展目标不可或缺的巴黎气候协定和全球变暖限制在1.5 +∘诉美国地质调查局(The carbon sink”主要由“诺言”The carbon into The back from which it was extracted地下,in order to reduce微调不可减少二氧化碳排放量。它是陆地(土壤和森林)和海洋碳汇的补充，预计在实现碳中和方面发挥关键作用。全球已经有19个二氧化碳捕获和储存(CCS)项目在运行。目前正在进行主要的研究和创新工作，以扩大和部署这项技术在任何需要的地方。法国、欧洲和许多国家认为，CCS对于实现《巴黎气候协定》的目标和将全球变暖限制在+1.5∘C至关重要。
{"title":"CO 2 Capture and Storage: the geological carbon sink","authors":"","doi":"10.5802/crgeos.20-en","DOIUrl":"https://doi.org/10.5802/crgeos.20-en","url":null,"abstract":"Le puits de carbone géologique consiste à « remettre » le carbone dans le sous-sol d’où il a été extrait, afin de réduire les émissions résiduelles incompressibles de CO2. Complémentaire aux puits de carbone terrestre (sols et forêts) et océanique, il devrait jouer un rôle clé pour atteindre la neutralité carbone. 19 opérations de captage et stockage de CO2 (technologie dite CSC, ou CCS en anglais) fonctionnent déjà dans le monde. D’importants efforts de recherche et d’innovation sont menés pour permettre un saut d’échelle et déployer cette technologie partout où ce sera nécessaire. La France, l’Europe et de nombreux pays pensent qu’elle sera incontournable pour parvenir à atteindre les objectifs de l’accord de Paris sur le climat et limiter le réchauffement climatique à +1.5 ∘ C. The geological carbon sink consists of “putting back” the carbon into the subsurface from which it was extracted, in order to reduce incompressible residual CO2 emissions. Complementary to terrestrial (soils and forests) and oceanic carbon sinks, it is expected to play a key role in achieving carbon neutrality. 19 CO2 capture and storage (CCS) projects are already in operation worldwide. Major research and innovation efforts are being carried out to scale up and deploy this technology wherever it is needed. France, Europe and many countries believe that CCS will be essential to achieve the objectives of the Paris climate agreement and limit global warming to +1.5 ∘ C.","PeriodicalId":50651,"journal":{"name":"Comptes Rendus Geoscience","volume":"80 2","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-11-08","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135342534","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"地球科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Les enjeux liés au stockage de l’énergie ont conduit, au cours de cette dernière décennie, à un foisonnement scientifique donnant naissance à des innovations spectaculaires dans le domaine des batteries. Ces innovations font aujourd’hui de la mobilité électrique une réalité et vont également faciliter le déploiement des énergies renouvelables. Dans le contexte du déploiement massif de batteries attendu, il est légitime de se demander quelle sera la batterie du futur et, en particulier, si cette batterie sera la bonne option pour un développement durable. Il s’agit d’un challenge énorme qui peut conduire à une myriade d’opportunités. C’est ce à quoi ce manuscrit va tenter de répondre en se penchant sur de nombreux aspects de la recherche. Nous traiterons en effet de l’amélioration des performances — en termes d’autonomie, de durabilité et de sécurité — du développement de batteries plus éco-compatibles, voire plus intelligentes, reposant sur de nouvelles chimies à base de matériaux abondants, ou encore de procédés de recyclage innovants ou d’injections de fonctionnalités de diagnostic-autoréparation. Face à ce champ des possibles, optimisme et enthousiasme doivent prévaloir sur la morosité afin d’encourager nos jeunes talents à prendre part à cette aventure passionnantes. The challenges related to energy storage have led, over the past decade, to a scientific proliferation giving birth to spectacular innovations in battery research. They have contributed in making todays electric mobility a reality, and have been key enablers in the deployment of renewable energies. However, it is legitimate to wonder what will be the battery of the future and, in particular, if this battery will be the right option for sustainable development. This is what this manuscript addresses by discussing many aspects of battery research enlisting performances improvements in terms of autonomy, durability and safety. Moreover it presents on ongoing strategies aiming towards the development of more eco-compatible and smarter batteries, based either on new chemistries enlisting abundant metals (Na-ion), on innovative recycling processes or on the injections of smart sensing and self-healing functionalities. Such a diversity of fundamental scientific challenges emerging from concrete technological bottlenecks generates a myriad of fascinating opportunities to arouse new generation of talented students to take part in this exciting adventure.
在过去的十年里，与能源储存有关的问题导致了科学的繁荣，在电池领域产生了惊人的创新。这些创新使电动出行成为现实，也将促进可再生能源的部署。在电池大规模部署的背景下，我们有理由问，未来的电池会是什么，特别是这种电池是否是可持续发展的正确选择。这是一个巨大的挑战，可以带来无数的机会。这就是本文试图通过研究的许多方面来回答的问题。我们的确性能的改进—自主性、耐久性和安全性—甚至更聪明的多,再到电池的发展,基于新材料为原料的化学物质充裕、或者回收工艺的创新或注射diagnostic-autoréparation功能。面对这一领域的可能性，乐观和热情必须压倒悲观，以鼓励我们的年轻人才参与这一令人兴奋的冒险。在过去的几十年里，与储能有关的挑战导致了科学扩散，为电池研究带来了引人注目的创新。它们为使电动交通成为现实做出了贡献，并成为部署可再生能源的关键推动者。然而，我们有理由思考未来的电池将是什么，特别是这种电池是否将是可持续发展的正确选择。This is what This》的手稿,by many of research battery enlisting性能改进方面le in terms of autonomy、道路和安全。此外，它还提出了旨在开发更环保和更智能电池的持续战略，这些战略的基础要么是含有大量金属(锂离子)的新化学物质，要么是创新的回收工艺，要么是注入智能感应和自愈功能。具体技术瓶颈所带来的各种基础科学挑战，为吸引新一代有才华的学生参与这一令人兴奋的冒险创造了无数迷人的机会。
{"title":"Are batteries the right option for a sustainable development?","authors":"","doi":"10.5802/crgeos.27-en","DOIUrl":"https://doi.org/10.5802/crgeos.27-en","url":null,"abstract":"Les enjeux liés au stockage de l’énergie ont conduit, au cours de cette dernière décennie, à un foisonnement scientifique donnant naissance à des innovations spectaculaires dans le domaine des batteries. Ces innovations font aujourd’hui de la mobilité électrique une réalité et vont également faciliter le déploiement des énergies renouvelables. Dans le contexte du déploiement massif de batteries attendu, il est légitime de se demander quelle sera la batterie du futur et, en particulier, si cette batterie sera la bonne option pour un développement durable. Il s’agit d’un challenge énorme qui peut conduire à une myriade d’opportunités. C’est ce à quoi ce manuscrit va tenter de répondre en se penchant sur de nombreux aspects de la recherche. Nous traiterons en effet de l’amélioration des performances — en termes d’autonomie, de durabilité et de sécurité — du développement de batteries plus éco-compatibles, voire plus intelligentes, reposant sur de nouvelles chimies à base de matériaux abondants, ou encore de procédés de recyclage innovants ou d’injections de fonctionnalités de diagnostic-autoréparation. Face à ce champ des possibles, optimisme et enthousiasme doivent prévaloir sur la morosité afin d’encourager nos jeunes talents à prendre part à cette aventure passionnantes. The challenges related to energy storage have led, over the past decade, to a scientific proliferation giving birth to spectacular innovations in battery research. They have contributed in making todays electric mobility a reality, and have been key enablers in the deployment of renewable energies. However, it is legitimate to wonder what will be the battery of the future and, in particular, if this battery will be the right option for sustainable development. This is what this manuscript addresses by discussing many aspects of battery research enlisting performances improvements in terms of autonomy, durability and safety. Moreover it presents on ongoing strategies aiming towards the development of more eco-compatible and smarter batteries, based either on new chemistries enlisting abundant metals (Na-ion), on innovative recycling processes or on the injections of smart sensing and self-healing functionalities. Such a diversity of fundamental scientific challenges emerging from concrete technological bottlenecks generates a myriad of fascinating opportunities to arouse new generation of talented students to take part in this exciting adventure.","PeriodicalId":50651,"journal":{"name":"Comptes Rendus Geoscience","volume":"74 2 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-10-16","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"136112781","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"地球科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Developed for more than forty years, optical fibers have features that make them particularly attractive for making sensors. One of the strengths of these sensors is that they can measure different physical parameters in a distributed manner over a wide range of lengths (from a few cm up to tens of kilometers) with a spatial resolution ranging from millimeters to meters. In this article, we are particularly interested in distributed fiber sensors, mainly based on light scattering processes, for measuring strain variations. This review concerns both applications requiring long lengths of fiber in a geological context, as well as those using length less than one meter for the medical sector. While distributed fiber optics sensors have already shown their great potential for long-range applications, short-range applications are a niche sector emerging in the last few years. Développées depuis plus de quarante ans, les fibres optiques présentent des caractéristiques qui les rendent particulièrement attractives pour la réalisation de capteurs. L’un des points forts de ces capteurs est qu’ils peuvent mesurer différents paramètres physiques de manière distribuée sur une large gamme de longueurs (de quelques cm à des dizaines de kilomètres) avec une résolution spatiale allant du millimètre au mètre. Dans cet article, nous nous intéressons particulièrement aux capteurs à fibre distribuée, principalement basés sur des procédés de diffusion de la lumière, pour mesurer les variations de déformation. Cette revue concerne à la fois les applications nécessitant de grandes longueurs de fibre dans un contexte géologique, ainsi que celles utilisant des longueurs inférieures à un mètre pour le secteur médical. Alors que les capteurs à fibre optique distribués ont déjà montré leur grand potentiel pour les applications à longue portée, les applications à courte portée sont un secteur de niche émergeant ces dernières années.
{"title":"Capteurs distribués de contrainte à fibres optiques : de la longue à la courte distance","authors":"","doi":"10.5802/crgeos.129-fr","DOIUrl":"https://doi.org/10.5802/crgeos.129-fr","url":null,"abstract":"Developed for more than forty years, optical fibers have features that make them particularly attractive for making sensors. One of the strengths of these sensors is that they can measure different physical parameters in a distributed manner over a wide range of lengths (from a few cm up to tens of kilometers) with a spatial resolution ranging from millimeters to meters. In this article, we are particularly interested in distributed fiber sensors, mainly based on light scattering processes, for measuring strain variations. This review concerns both applications requiring long lengths of fiber in a geological context, as well as those using length less than one meter for the medical sector. While distributed fiber optics sensors have already shown their great potential for long-range applications, short-range applications are a niche sector emerging in the last few years. Développées depuis plus de quarante ans, les fibres optiques présentent des caractéristiques qui les rendent particulièrement attractives pour la réalisation de capteurs. L’un des points forts de ces capteurs est qu’ils peuvent mesurer différents paramètres physiques de manière distribuée sur une large gamme de longueurs (de quelques cm à des dizaines de kilomètres) avec une résolution spatiale allant du millimètre au mètre. Dans cet article, nous nous intéressons particulièrement aux capteurs à fibre distribuée, principalement basés sur des procédés de diffusion de la lumière, pour mesurer les variations de déformation. Cette revue concerne à la fois les applications nécessitant de grandes longueurs de fibre dans un contexte géologique, ainsi que celles utilisant des longueurs inférieures à un mètre pour le secteur médical. Alors que les capteurs à fibre optique distribués ont déjà montré leur grand potentiel pour les applications à longue portée, les applications à courte portée sont un secteur de niche émergeant ces dernières années.","PeriodicalId":50651,"journal":{"name":"Comptes Rendus Geoscience","volume":"77 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-10-16","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"136113904","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"地球科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Armelle Riboulleau, Melesio Quijada, Alexis Caillaud, François Baudin, Jean-Noël Ferry, Nicolas Tribovillard
The Mesozoic witnessed some episodes of marked accumulation and burial of organic matter (OM) in the Tethys Ocean and satellite basins, such as the Vocontian Basin (SE-France). These famous episodes, termed Oceanic Anoxic Events (OAEs), resulted from various factors, acting in complex synergies; the consensus about the key factors has not been reached yet. The Aptian–Albian Blue Marls Formation (Fm.) of the Vocontian Basin recorded the various substages of OAE1, plus additional organic-rich levels of regional extension. The semi-pelagic marlstones of the Blue Marls Fm. allow to carry out a detailed examination of the molecular fossils, to assess the respective weights of the factors involved in the OM storage process. In this work, we examined the lipid biomarkers of six organic-rich levels ranging from the Goguel Level to the Paquier Level in stratigraphic order. Biomarkers reputed to be characteristic of some OAEs are observed here: 2-methylhopanoids in the Goguel Level (OAE1a) and archaeal lipids in the Jacob, Kilian and Paquier Levels (OAE1b). This study shows that, in the Vocontian Basin, OM deposition resulted mostly from local factors and that each level has its own peculiarities; however, overarching connections with the Tethys Ocean were critical for the recording of global anoxic events. Supplementary Materials: Supplementary materials for this article are supplied as separate files: crgeos-233-suppl.pdf Table-S1.xlsx Le Mésozoïque a connu des épisodes d’accumulation et d’enfouissement marqués de matière organique (MO) dans la Téthys et les bassins satellites, comme le bassin vocontien (SE-France). Ces fameux épisodes, appelés Oceanic Anoxic Events (OAE), résultent de différents facteurs, agissant en synergies complexes ; le consensus sur les facteurs clés n’a pas encore été atteint. La formation des Marnes Bleues Aptiennes–Albiennes du bassin vocontien a enregistré les différentes sous-étapes de l’OAE1, ainsi que des niveaux riches en MO supplémentaires d’extension régionale. Ces marnes hémipélagiques se prêtent à un examen détaillé des fossiles moléculaires, afin d’évaluer les poids respectifs des facteurs impliqués dans le processus de stockage de la MO. Dans ce travail, nous avons examiné les biomarqueurs lipidiques de six niveaux riches en MO allant du niveau Goguel au niveau Paquier par ordre stratigraphique. Des biomarqueurs réputés caractéristiques de certains OAE sont observés ici : 2-méthylhopanoïdes dans le niveau Goguel (OAE1a) et lipides d’archées dans les niveaux Jacob, Kilian et Paquier (OAE1b). Cette étude montre que, dans le bassin vocontien, le dépôt de MO résulte principalement de facteurs locaux et que chaque niveau a ses propres déterminismes ; cependant, les connexions du bassin avec la Téthys ont été cruciales pour l’enregistrement des événements anoxiques globaux. Compléments : Des compléments sont fournis pour cet article dans les fichiers suivants : crgeos-233-suppl.pdf Table-S1.xlsx
中生代在特提斯洋和卫星盆地(如法国东南部的沃肯盆地)发生了一些明显的有机质聚集和埋藏事件。这些著名的事件被称为海洋缺氧事件(oae)，是由多种因素共同作用的结果;对关键因素还没有达成共识。Vocontian盆地的Aptian-Albian蓝泥沼组(Fm.)记录了OAE1的各个亚阶段，以及额外的区域扩展富有机质水平。蓝色沼泽的半远洋泥灰岩。允许对分子化石进行详细的检查，以评估OM储存过程中涉及的因素的各自权重。本文研究了从Goguel—Paquier 6个富有机质层位的脂质生物标志物。在这里观察到一些oae的特征生物标志物:Goguel水平(OAE1a)中的2-甲基藿烷类化合物和Jacob, Kilian和Paquier水平(OAE1b)中的古细菌脂质。研究表明，沃肯盆地OM沉积主要受局部因素影响，且各层沉积有其特殊性;然而，与特提斯海洋的总体联系对于记录全球缺氧事件至关重要。补充材料:本文的补充材料作为单独的文件提供:crgeos-233- supple .pdf表s1 .xlsx Le Mésozoïque a conu des samisides de matimatire有机(MO)组织(MO)和la samisides et les bassins satellites, comme Le bassin vocontinen (SE-France))。综上所述，常见的samuex - samuex - samuex - ocean缺氧事件(OAE)，由不同的samuex因素引起的samuex - samuex - samuise，对协同效应的影响;在所有因素上达成共识，将所有的因素都归为其他因素。非洲盆地的蓝色区域和蓝色区域的形成，登记了不同的交换交换和交换交换，交换交换交换交换和交换交换交换。cesmarnes hsammipsamiquiques se prêtent . unexamddsamuquiquiques des化石samuquiaires，在samuquiquires res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res res将生物标记与某些特定的OAE观察结果进行比较:2-méthylhopanoïdes dans le niveau Goguel (OAE1a)和脂质与dans le niveaux Jacob, Kilian et Paquier (OAE1b)。确定 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -在此之前，所有的联系都是基于所有的交换条件，所有的交换条件都是基于所有的交换条件，所有的交换条件都是基于所有的交换条件。报偿:报偿包括下列各项:crgeos-233- supply .pdf表s1 .xlsx
{"title":"Molecular fossils of Aptian–Albian blue marls of the Vocontian Basin (France), depositional conditions and connections to the Tethys Ocean","authors":"Armelle Riboulleau, Melesio Quijada, Alexis Caillaud, François Baudin, Jean-Noël Ferry, Nicolas Tribovillard","doi":"10.5802/crgeos.233","DOIUrl":"https://doi.org/10.5802/crgeos.233","url":null,"abstract":"The Mesozoic witnessed some episodes of marked accumulation and burial of organic matter (OM) in the Tethys Ocean and satellite basins, such as the Vocontian Basin (SE-France). These famous episodes, termed Oceanic Anoxic Events (OAEs), resulted from various factors, acting in complex synergies; the consensus about the key factors has not been reached yet. The Aptian–Albian Blue Marls Formation (Fm.) of the Vocontian Basin recorded the various substages of OAE1, plus additional organic-rich levels of regional extension. The semi-pelagic marlstones of the Blue Marls Fm. allow to carry out a detailed examination of the molecular fossils, to assess the respective weights of the factors involved in the OM storage process. In this work, we examined the lipid biomarkers of six organic-rich levels ranging from the Goguel Level to the Paquier Level in stratigraphic order. Biomarkers reputed to be characteristic of some OAEs are observed here: 2-methylhopanoids in the Goguel Level (OAE1a) and archaeal lipids in the Jacob, Kilian and Paquier Levels (OAE1b). This study shows that, in the Vocontian Basin, OM deposition resulted mostly from local factors and that each level has its own peculiarities; however, overarching connections with the Tethys Ocean were critical for the recording of global anoxic events. Supplementary Materials: Supplementary materials for this article are supplied as separate files: crgeos-233-suppl.pdf Table-S1.xlsx Le Mésozoïque a connu des épisodes d’accumulation et d’enfouissement marqués de matière organique (MO) dans la Téthys et les bassins satellites, comme le bassin vocontien (SE-France). Ces fameux épisodes, appelés Oceanic Anoxic Events (OAE), résultent de différents facteurs, agissant en synergies complexes ; le consensus sur les facteurs clés n’a pas encore été atteint. La formation des Marnes Bleues Aptiennes–Albiennes du bassin vocontien a enregistré les différentes sous-étapes de l’OAE1, ainsi que des niveaux riches en MO supplémentaires d’extension régionale. Ces marnes hémipélagiques se prêtent à un examen détaillé des fossiles moléculaires, afin d’évaluer les poids respectifs des facteurs impliqués dans le processus de stockage de la MO. Dans ce travail, nous avons examiné les biomarqueurs lipidiques de six niveaux riches en MO allant du niveau Goguel au niveau Paquier par ordre stratigraphique. Des biomarqueurs réputés caractéristiques de certains OAE sont observés ici : 2-méthylhopanoïdes dans le niveau Goguel (OAE1a) et lipides d’archées dans les niveaux Jacob, Kilian et Paquier (OAE1b). Cette étude montre que, dans le bassin vocontien, le dépôt de MO résulte principalement de facteurs locaux et que chaque niveau a ses propres déterminismes ; cependant, les connexions du bassin avec la Téthys ont été cruciales pour l’enregistrement des événements anoxiques globaux. Compléments : Des compléments sont fournis pour cet article dans les fichiers suivants : crgeos-233-suppl.pdf Table-S1.xlsx","PeriodicalId":50651,"journal":{"name":"Comptes Rendus Geoscience","volume":"80 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-10-03","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135695804","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"地球科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Milan Stafford Tchouatcha, Arnaud Patrice Kouske, Primus Azinwi Tamfuh, Alain Préat, René Toyama, Roger Feumba, Vannelle Tiokeng Ngounfack, Vivant Madjingain, Yaya Berinyuy Konglim, Rigobert Tchameni
The Laopanga hot spring deposits along the “Cameroon Volcanic Line” (CVL) are distinctive in being both siliceous sinter and travertine, made up of immature amorphous silica and mainly calcite, and associated with detrital deposits such as claystone, sandstone and conglomerate. Their age range from Plio-Pleistocene to Actual. Sr concentrations (17 to 2304 ppm) suggest an enrichment by epithermal outflows. δ 13 C and δ 18 O values, ranging respectively from 1.5‰ to 2.9‰ V-PDB and -10.1‰ to -6‰ V-PDB, reflect a high temperature of the parent solution (40 °C) related to an elevated geothermal gradient. The europium anomalies values (Eu/Eu*: 0.54–1.78) indicate the temperature variation of precipitated deposits related to distance of the deep hot water flow. The chemical compositions of the lithofacies show the diversity of the spring deposits related to complex phenomena of internal migration of mineralized hot water and the tectonic controls during the Precambrian fault reactivations.
{"title":"First evidence of sinter and travertine in Cameroon: fault reactivation and geothermal implications","authors":"Milan Stafford Tchouatcha, Arnaud Patrice Kouske, Primus Azinwi Tamfuh, Alain Préat, René Toyama, Roger Feumba, Vannelle Tiokeng Ngounfack, Vivant Madjingain, Yaya Berinyuy Konglim, Rigobert Tchameni","doi":"10.5802/crgeos.230","DOIUrl":"https://doi.org/10.5802/crgeos.230","url":null,"abstract":"The Laopanga hot spring deposits along the “Cameroon Volcanic Line” (CVL) are distinctive in being both siliceous sinter and travertine, made up of immature amorphous silica and mainly calcite, and associated with detrital deposits such as claystone, sandstone and conglomerate. Their age range from Plio-Pleistocene to Actual. Sr concentrations (17 to 2304 ppm) suggest an enrichment by epithermal outflows. δ 13 C and δ 18 O values, ranging respectively from 1.5‰ to 2.9‰ V-PDB and -10.1‰ to -6‰ V-PDB, reflect a high temperature of the parent solution (40 °C) related to an elevated geothermal gradient. The europium anomalies values (Eu/Eu*: 0.54–1.78) indicate the temperature variation of precipitated deposits related to distance of the deep hot water flow. The chemical compositions of the lithofacies show the diversity of the spring deposits related to complex phenomena of internal migration of mineralized hot water and the tectonic controls during the Precambrian fault reactivations.","PeriodicalId":50651,"journal":{"name":"Comptes Rendus Geoscience","volume":"49 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-09-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135385805","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"地球科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Sylvie Daviet, Alexandra Schleyer-Lindenmann, Jean-Claude Raynal, Pierre Batteau, Yves Noack
The trajectory taken by the Provence Coalfield (or Bassin Minier de Provence), located between Aix-en-Provence and Marseille, is explained by its long mining history, disrupted by the closure of the mine in 2003. We approach this space from a global perspective, considering the social, economic and environmental dimensions of the socio-ecosystem. The conclusion puts forward scenarios for the evolution of the territory and the perspectives for research, underlining the growing role of the energy transition, especially in the context of the closure of the coal-fired power plant. La trajectoire du Bassin Minier de Provence (BMP), localisé entre Aix-en-Provence et Marseille, s’explique par une longue histoire minière, interrompue par l’arrêt de la mine en 2003. Nous abordons cet espace dans une perspective globale, en considérant les dimensions sociales, économiques et environnementales du socio-écosystème. La conclusion propose des scenarii d’évolution du territoire et des perspectives de recherche, soulignant le rôle ascendant de la transition énergétique, notamment dans le contexte de la fermeture de la centrale à charbon.
普罗旺斯煤田(或Bassin Minier de Provence)位于普罗旺斯艾克斯和马赛之间，其悠久的采矿历史可以解释其发展轨迹，但因2003年煤矿关闭而中断。我们从全球的角度来看待这个空间，考虑到社会生态系统的社会、经济和环境层面。结论提出了领土演变的情景和研究前景，强调了能源转型的日益重要的作用，特别是在燃煤电厂关闭的背景下。《普罗旺斯盆地发展轨迹》(BMP)，《普罗旺斯艾克斯和马赛地方研究中心》，《法国长期历史研究中心》，《法国矿业研究中心》，2003年。在全球范围内，我们可以从社会、经济、环境和社会的各个方面来看待这些问题。结语提出了“领土上的可变条件和研究前景”、“过渡时期的可变条件和过渡时期的可变条件”、“中央时期的可变条件和过渡时期的可变条件”。
{"title":"The Provence Coalfield: trajectory, assessment and prospective","authors":"Sylvie Daviet, Alexandra Schleyer-Lindenmann, Jean-Claude Raynal, Pierre Batteau, Yves Noack","doi":"10.5802/crgeos.223","DOIUrl":"https://doi.org/10.5802/crgeos.223","url":null,"abstract":"The trajectory taken by the Provence Coalfield (or Bassin Minier de Provence), located between Aix-en-Provence and Marseille, is explained by its long mining history, disrupted by the closure of the mine in 2003. We approach this space from a global perspective, considering the social, economic and environmental dimensions of the socio-ecosystem. The conclusion puts forward scenarios for the evolution of the territory and the perspectives for research, underlining the growing role of the energy transition, especially in the context of the closure of the coal-fired power plant. La trajectoire du Bassin Minier de Provence (BMP), localisé entre Aix-en-Provence et Marseille, s’explique par une longue histoire minière, interrompue par l’arrêt de la mine en 2003. Nous abordons cet espace dans une perspective globale, en considérant les dimensions sociales, économiques et environnementales du socio-écosystème. La conclusion propose des scenarii d’évolution du territoire et des perspectives de recherche, soulignant le rôle ascendant de la transition énergétique, notamment dans le contexte de la fermeture de la centrale à charbon.","PeriodicalId":50651,"journal":{"name":"Comptes Rendus Geoscience","volume":"13 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-09-27","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135537595","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"地球科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Hydrogen (H 2 ) and hydrogen sulphide (H 2 S) are typically present at only minor to trace levels in volcanic gas emissions, and yet they occupy a key role in volcanic degassing research in view of the control they exert on volcanic gas reducing capacity (e.g., their ability to remove atmospheric O 2 ). In combination with other major compounds, H 2 and H 2 S are also key to extracting information on source magma conditions (temperature and redox) from observed magmatic gas compositions. Here, we use a catalogue, compiled by extracting from the geological literature a selection of representative analyses of magmatic to mixed (magmatic–hydrothermal) gases, to review the processes that control H 2 and H 2 S abundance in volcanic gases. We show that H 2 concentrations and H 2 /H 2 O ratios in volcanic gases both exhibit strong positive temperature dependences, while H 2 S concentrations and H 2 S/SO 2 ratios are temperature insensitive overall. The high H 2 concentrations (and low H 2 S/SO 2 compositions, of ∼0.1 on average) in high-temperature (>1000 °C) magmatic gases are overall consistent with those predicted thermodynamically assuming external redox buffering operated by the coexisting silicate melt, at oxygen fugacities ranging from ΔFMQ -1 to 0 (non-arc volcanoes) to ΔFMQ 0 to +2 (arc volcanoes) (where ΔFMQ is oxygen fugacity expresses as a log unit difference relative to the Fayalite–Magnetite–Quartz oxygen fugacity buffer). Lower temperature (<1000 °C) volcanic gases exhibit more oxidizing redox conditions (typically above the Nickel–Nickel Oxide buffer) that are caused by a combination of (i) gas re-equilibration during closed-system (gas-phase only) adiabatic cooling in a gas-buffered system, and (ii) heterogenous (gas–mineral) reactions. We show, in particular, that gas-phase equilibrium in the H 2 –H 2 S–H 2 O–SO 2 system is overall maintained upon cooling down to ∼600 °C, while quenching of higher temperature equilibria (at which Apparent Equilibrium Temperatures, AETs, largely exceed measured discharge temperatures) is more frequently observed for higher extents of cooling (e.g., at T<600 °C). In such lower temperature volcanic environments, gas–mineral reactions also become increasingly important, scavenging magmatic SO 2 and converting it into H 2 S and hydrothermal minerals (sulphates and sulphides). These heterogeneous reactions, when occurring, can also control the temperature dependence of the volcanic gas H 2 /H 2 O ratios. Finally, by using our volcanic gas dataset in tandem with recently published global volcanic SO 2 and CO 2 budgets, we provide refined estimates for total H 2 S (median, 1.4 Tg/yr; range, 0.9–8.8 Tg/yr) and H 2 (median, 0.23 Tg/yr; range, 0.06–1 Tg/yr) fluxes from global subaerial volcanism.
{"title":"Hydrogen and hydrogen sulphide in volcanic gases: abundance, processes, and atmospheric fluxes","authors":"Alessandro Aiuppa, Yves Moussallam","doi":"10.5802/crgeos.235","DOIUrl":"https://doi.org/10.5802/crgeos.235","url":null,"abstract":"Hydrogen (H 2 ) and hydrogen sulphide (H 2 S) are typically present at only minor to trace levels in volcanic gas emissions, and yet they occupy a key role in volcanic degassing research in view of the control they exert on volcanic gas reducing capacity (e.g., their ability to remove atmospheric O 2 ). In combination with other major compounds, H 2 and H 2 S are also key to extracting information on source magma conditions (temperature and redox) from observed magmatic gas compositions. Here, we use a catalogue, compiled by extracting from the geological literature a selection of representative analyses of magmatic to mixed (magmatic–hydrothermal) gases, to review the processes that control H 2 and H 2 S abundance in volcanic gases. We show that H 2 concentrations and H 2 /H 2 O ratios in volcanic gases both exhibit strong positive temperature dependences, while H 2 S concentrations and H 2 S/SO 2 ratios are temperature insensitive overall. The high H 2 concentrations (and low H 2 S/SO 2 compositions, of ∼0.1 on average) in high-temperature (>1000 °C) magmatic gases are overall consistent with those predicted thermodynamically assuming external redox buffering operated by the coexisting silicate melt, at oxygen fugacities ranging from ΔFMQ -1 to 0 (non-arc volcanoes) to ΔFMQ 0 to +2 (arc volcanoes) (where ΔFMQ is oxygen fugacity expresses as a log unit difference relative to the Fayalite–Magnetite–Quartz oxygen fugacity buffer). Lower temperature (<1000 °C) volcanic gases exhibit more oxidizing redox conditions (typically above the Nickel–Nickel Oxide buffer) that are caused by a combination of (i) gas re-equilibration during closed-system (gas-phase only) adiabatic cooling in a gas-buffered system, and (ii) heterogenous (gas–mineral) reactions. We show, in particular, that gas-phase equilibrium in the H 2 –H 2 S–H 2 O–SO 2 system is overall maintained upon cooling down to ∼600 °C, while quenching of higher temperature equilibria (at which Apparent Equilibrium Temperatures, AETs, largely exceed measured discharge temperatures) is more frequently observed for higher extents of cooling (e.g., at T<600 °C). In such lower temperature volcanic environments, gas–mineral reactions also become increasingly important, scavenging magmatic SO 2 and converting it into H 2 S and hydrothermal minerals (sulphates and sulphides). These heterogeneous reactions, when occurring, can also control the temperature dependence of the volcanic gas H 2 /H 2 O ratios. Finally, by using our volcanic gas dataset in tandem with recently published global volcanic SO 2 and CO 2 budgets, we provide refined estimates for total H 2 S (median, 1.4 Tg/yr; range, 0.9–8.8 Tg/yr) and H 2 (median, 0.23 Tg/yr; range, 0.06–1 Tg/yr) fluxes from global subaerial volcanism.","PeriodicalId":50651,"journal":{"name":"Comptes Rendus Geoscience","volume":"1 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-09-26","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"134958127","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"地球科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Nicolas Dall’Asta, Yoann Denèle, Vincent Regard, Anne Frayssignes, Guilhem Hoareau, Sylvie Leroy, Thibaut Pires
Along-strike segmentation of orogens raises questions because its causes may predate orogeny in relation to structural inheritance. Here we focus on rift/margin linkage domains and their inversion by using analogue models with image analysis to extract the 3D strain field. Extensional models document, depending on the strike-perpendicular offset and the brittle-crust thickness, three types of rift linkage modes: (1) oblique linkage with early T-fault, (2) strongly-oblique linkage with R-fault network and, (3) transfer-linkage with late Y-strike-slip fault. Analogue model of inverted rift basins is used to analyse the misunderstood tectonic evolution of transition zones in the segmented Western Alpine belt.
{"title":"Analogue model of rift linkage and inversion with application to the Western Alps","authors":"Nicolas Dall’Asta, Yoann Denèle, Vincent Regard, Anne Frayssignes, Guilhem Hoareau, Sylvie Leroy, Thibaut Pires","doi":"10.5802/crgeos.231","DOIUrl":"https://doi.org/10.5802/crgeos.231","url":null,"abstract":"Along-strike segmentation of orogens raises questions because its causes may predate orogeny in relation to structural inheritance. Here we focus on rift/margin linkage domains and their inversion by using analogue models with image analysis to extract the 3D strain field. Extensional models document, depending on the strike-perpendicular offset and the brittle-crust thickness, three types of rift linkage modes: (1) oblique linkage with early T-fault, (2) strongly-oblique linkage with R-fault network and, (3) transfer-linkage with late Y-strike-slip fault. Analogue model of inverted rift basins is used to analyse the misunderstood tectonic evolution of transition zones in the segmented Western Alpine belt.","PeriodicalId":50651,"journal":{"name":"Comptes Rendus Geoscience","volume":"48 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-09-20","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"136308434","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"地球科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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