La géoscience précompétitive de premier plan en Australie à la recherche d’une couverture secrète
Alors que le programme Exploring for the Future du gouvernement australien génère avec succès des avantages économiques, la science internationalement reconnue qui le sous-tend est également parmi les premières du genre.
Le programme Exploring for the Future, qui est dirigé par Geoscience Australia, s’attaque de front à la recherche de ressources en minéraux, en énergie et en eaux souterraines en fournissant une science multidisciplinaire de pointe mondiale aux gouvernements, à l’industrie et aux gestionnaires de ressources.
Au cours de la première phase du programme de 2016 à 20, le personnel de Geoscience Australia a utilisé ses compétences et ses capacités techniques en géologie, hydrogéologie, géophysique, géochimie, analyse de données et technologie de l’information pour cartographier plus de trois millions de kilomètres carrés du nord de l’Australie.
Le programme a jusqu’à présent publié 250 nouveaux ensembles de données et rapports, ainsi que plus de quatre téraoctets de données, soit l’équivalent d’environ deux millions d’images prises sur un smartphone. Cette richesse de données scientifiques est ouvertement accessible aux explorateurs, aux chercheurs et à la communauté, avec d’autres à venir.
Au cours des quatre prochaines années, le programme de 225 millions de dollars progressera du nord de l’Australie au sud, en appliquant une gamme de techniques géoscientifiques bien établies et novatrices et en développant encore plus leurs applications. Ces ensembles de données multidisciplinaires intégrés permettront de mieux comprendre le continent australien, avec des applications et des avantages de grande envergure dans de multiples secteurs.
Nous savons que 80% du continent australien est sous-exploré, avec certaines des meilleures géologies contenant des ressources minérales, énergétiques et souterraines cachées sous une couverture de sédiments plus jeunes. C’est pourquoi l’un des principaux objectifs du programme Exploring for the Future consiste à utiliser différentes techniques scientifiques – à une échelle jamais vue auparavant – pour comprendre ce qui se cache sous cette couverture. Cette approche aidera à identifier de nouvelles ressources minérales, énergétiques et souterraines qui profiteront aux communautés, à l’industrie locale et à l’environnement.
L’approche consistant à utiliser et à intégrer des techniques géophysiques, géochimiques et d’apprentissage automatique a contribué à faire des découvertes scientifiques surprenantes et significatives, ainsi qu’à restreindre les zones de recherche de nouvelles découvertes.
Les principales réalisations scientifiques du programme Exploring for the Future sont décrites dans une collection de résumés étendus publiés en 2020. Une sélection des résultats scientifiques les plus intrigants et les plus importants est présentée ci-dessous.
Étude de cas 1:
Vue à l’échelle du continent des dépôts de métaux communs dans les sédiments à l’aide de données sismiques passives
Un développement scientifique de première mondiale issu du programme Exploring for the Future est la découverte que l’épaisseur de la plaque tectonique contrôle l’emplacement des dépôts de métaux de base dans les bassins sédimentaires – réduisant considérablement l’espace de recherche de ces dépôts.
Dans le cadre de l’Australian Passive Seismic Array Project (AusArray), Geoscience Australia a collaboré avec des études géologiques des États et des territoires et des universités pour mesurer le temps nécessaire aux ondes sismiques des tremblements de terre pour traverser le continent. Les variations de température à différentes profondeurs contrôlent la vitesse à laquelle ces ondes se propagent à travers la Terre. Les scientifiques ont utilisé ces variations du temps de parcours des ondes sismiques pour modéliser la température de la plaque australienne et cartographier son épaisseur. Ils ont ensuite calibré leurs modèles en analysant la composition des fragments de la plaque ramenés à la surface par d’anciennes éruptions volcaniques.
Les données combinées ont permis aux scientifiques de mieux comprendre les propriétés physiques de la plaque australienne à des profondeurs de quelques mètres à des centaines de kilomètres.
En collaboration avec des chercheurs de l’Université nationale australienne, des universités de Harvard et de Columbia et de l’Imperial College de Londres, les scientifiques de Geoscience Australia ont pu montrer que 85% des gisements de métaux de base dans les sédiments du monde, y compris tous les gisements géants, se trouvent le long de la bords de portions épaisses de plaques tectoniques.
La combinaison des informations de cette étude, publiée pour la première fois dans Nature Geoscience, avec l’emplacement des roches appropriées indique qu’environ 15% de l’Australie est très prometteuse pour les gisements minéraux géants hébergés par des sédiments. Ces connaissances aident grandement les explorateurs à concentrer leurs efforts dans les zones les plus appropriées tout en révélant de nouvelles régions qui étaient auparavant négligées.
Le projet AusArray a bénéficié de collaborations scientifiques internationales clés et a montré comment entreprendre des projets à l’échelle continentale. La consultation montre également que les intervenants de l’industrie et du gouvernement utilisent ces résultats comme base pour d’autres études et de nouvelles explorations.
Ce projet est une étape importante dans la mise en œuvre des priorités de collecte de données géoscientifiques préconcurrentielles et de génération de connaissances énoncées dans la feuille de route UNCOVER, une initiative qui rassemble des chercheurs de l’industrie, des gouvernements et des universités, pour explorer et découvrir la richesse minérale cachée de l’Australie.
Une carte thermique montrant les zones à fort potentiel pour accueillir des gisements de cuivre, de zinc et de plomb dans les sédiments. Cette carte est basée sur la découverte que tous les gisements géants de ce type, en Australie et dans le monde, se trouvent le long des bords d’épaisses portions de plaques tectoniques (voir Exploring for the Future Extended Abstracts).
Étude de cas 2:
Dépouiller la Terre à l’aide de l’apprentissage automatique
Dans le cadre du programme Exploring for the Future, Geoscience Australia utilise une gamme de nouvelles techniques pour augmenter la série de données d’exploration et préconcurrentielles disponibles pour l’industrie et la communauté scientifique. Une technique moins connue qui est rapidement adoptée est l’application de l’apprentissage automatique pour analyser l’imagerie satellitaire afin de cartographier de manière transparente le sol et la couverture rocheuse de la Terre.
En 2018, des chercheurs de Geoscience Australia et de l’Australian National University (ANU) ont collaboré à un projet visant à créer la première image unique sans nuage du sol et de la couverture rocheuse de l’Australie, combinant des milliers d’images satellites acquises sur plusieurs décennies.
L’image et l’algorithme de la Terre Barest, qui sont maintenant publiés dans la revue Nature Communications, suppriment les changements de végétation saisonniers de l’imagerie satellite. La carte résultante fournit une image encore plus précise de la composition physique de la surface.
Cette méthode innovante de cartographie de la minéralogie et de la chimie de surface depuis l’espace permet à l’industrie minière et aux chercheurs de mieux comprendre le potentiel minéral dans les zones d’intérêt. Il améliore également la cartographie géologique, la cartographie numérique des sols et aide à établir des bases de référence à partir desquelles les changements environnementaux peuvent être surveillés.
Maintenant que cette technique est en place, les informations et les outils sont utilisés par d’autres pour créer des produits Barest Earth plus précis.
L’image de la Terre Barest à l’échelle continentale disponible gratuitement peut être combinée et modélisée avec d’autres ensembles de données à l’aide d’un ensemble personnalisé d’outils d’apprentissage automatique appelé Uncover-ML. Le pipeline d’apprentissage automatique Uncover-ML a été développé par Geoscience Australia et le CSIRO. L’apprentissage automatique est un outil important pour synthétiser et modéliser la complexité croissante et le volume considérable des données géoscientifiques générées.
Par exemple, les scientifiques ont également combiné l’image de la Terre Barest avec des analyses d’échantillons de sol nouveaux et hérités pour déduire les concentrations de cuivre dans les sols de la région de Tennant Creek dans le Territoire du Nord, qui est déjà utilisée par les explorateurs pour concentrer leurs activités d’exploration.
Des chercheurs du projet national d’infrastructure de recherche TERN et du CSIRO ont également récemment travaillé avec Geoscience Australia pour mettre à disposition des ensembles de données thématiques afin de soutenir une meilleure cartographie des propriétés des sols et des roches à travers l’Australie. Ces nouvelles données s’appliquent aux secteurs de l’agriculture et de la gestion des ressources naturelles.
Image de la Terre nue en vraies couleurs (RVB – bandes 3, 2 et 1) révélant une plus grande proportion de sol et de substrat rocheux exposés. L’algorithme Barest Earth supprime la végétation verte saisonnière en pondérant les pixels du sol nu ou les observations satellitaires acquises entre 1985 et 2017.
Étude de cas 3:
Forage pour une meilleure compréhension de la géologie australienne
Bien que les innovations en matière de télédétection fournissent une meilleure compréhension de la minéralogie et de la chimie de surface, en fin de compte, les scientifiques doivent encore collecter et analyser des échantillons de roche qui aident à visualiser la géologie de l’Australie en profondeur et en trois dimensions pour confirmer leurs modèles.
Un élément clé du programme Exploring for the Future implique Geoscience Australia et les chercheurs en levés géologiques des États et des territoires, calibrant leurs prévisions de modélisation géologique grâce à des techniques de forage stratigraphique plus efficaces et moins intrusives que jamais.
En 2019-2020, Geoscience Australia et le Geological Survey of Western Australia, Department of Mines, Industry Regulation and Safety (DMIRS) ont collaboré à un forage stratigraphique profond dans le sud-ouest du bassin de Canning dans le Pilbara.
Les données d’exploration pour l’avenir de la plus longue ligne sismique terrestre d’Australie ont mis en évidence deux zones spécifiques du bassin de Canning onshore – le Barnicarndy Embayment et le sous-bassin Kidson – comme ayant un potentiel de ressources minérales, énergétiques et souterraines jusqu’alors non reconnu.
Barnicarndy-1 est le premier trou de forage stratigraphique foré par Geoscience Australia depuis 1988 et, après avoir foré à une profondeur de 2680,5 mètres, est l’un des trous de forage les plus profonds et les mieux calibrés de la région.
Après l’achèvement du forage en novembre 2019, Geoscience Australia a fourni des descriptions améliorées de la géologie régionale pour corréler la baie Barnicarndy avec d’autres puits dans le sous-bassin de Kidson connus pour contenir des éléments de systèmes énergétiques. L’analyse intégrée du programme des propriétés géochimiques organiques et inorganiques a également été reconnue comme une référence pour les futures études de ce type.
Le rapport d’interprétation d’achèvement de puits, qui sera publié par DMIRS en juin 2021, fournira des données de base sur les unités rocheuses cruciales dans le bassin de Canning pour étayer l’exploration de nouvelles énergies et l’évaluation des sites pour la séquestration potentielle du dioxyde de carbone. Toutes les données publiées à ce jour sont disponibles à l’adresse dans la base de données du système de gestion de l’information pétrolière et géothermique de l’Australie occidentale (WAPIMS).
La première étape de la plus grande collaboration d’exploration minière au monde, l’Initiative nationale de forage (NDI) du MinEx CRC a également utilisé les connaissances acquises dans le cadre du programme Exploring for the Future pour cibler 10 trous de forage dans la région de East Tennant et un trou de forage plus profond dans le sud de Nicholson. Bassin dans le Territoire du Nord.