Letteratura scientifica selezionata sul tema "Environnement géologique complexe"

Cet article détaille l’évolution des méthodes de caractérisation géophysique du sous-sol marin en s’appuyant sur une série d’exemples d’acquisition de données EDF. En environnement structural complexe, là où les méthodes géophysiques classiques (Réfraction, MASW, …) ne suffisent pas, EDF utilise de plus en plus l’imagerie par sismique réflexion afin d’accéder au modèle géométrique du sous-sol. Dans un premier temps, les choix d’EDF se sont tournés vers la combinaison de l’imagerie d’un sondeur de sédiments et d’un dispositif sismique plus pénétrant mais également monotrace. Rapidement le constat a été fait que ces dispositifs ne permettaient pas d’obtenir un rapport signal sur bruit suffisant. EDF s’est alors orienté vers des acquisitions sismiques 2D multi-trace et enfin, depuis peu EDF s’intéresse à la réalisation de mini-bloc 3D de très haute résolution. L’apport de ce type de données est sans comparaison en offrant la possibilité de cartographier en 3D les potentiels aléas géologiques impactant les travaux souterrains en mer.

Resumo Eventos sísmicos estão em todo mundo, inclusive no Brasil. No Estado de Goiás, este fenômeno pode ser observado em determinadas regiões. O estudo sismológico é complexo, e se torna ainda mais, quando referente à tectônica intraplaca. O uso de técnicas de geoprocessamento, bem como da aplicação metodológica da análise espacial para o tratamento de registros sísmicos, podem contribuir para a interpretação destes eventos. Pretende-se aqui, entender os padrões pontuais na identificação de áreas de clusters de epicentros, representados em produtos cartográficos. A organização das informações de ocorrências sísmicas em ambientes de Sistema de Informação Geográfica colabora na análise dos fatos relacionados aos abalos tectônicos e de sua dinâmica, promovendo um diagnóstico para o zoneamento do potencial sismológico da região de estudo. Após análise dos mapas gerados em associação com a geologia estrutural e a geofísica, pode-se observar um aglomerado pertinente aos municípios das mesorregiões norte e noroeste do Estado.Palavras-chave: Geotecnologia. Cartografia. Arranjo Espacial. Sismicidade Intraplaca. AbstractSeismic events are around the world, including Brazil. In the State of Goiás, this phenomenon can be observed in certain regions. The seismological study is complex, and it becomes even more so when referring to intraplate tectonics. The use of geoprocessing techniques, as well as the methodological application of spatial analysis for the treatment of seismic records, can contribute to the interpretation of these events. It is intended here, to understand the point patterns in identifying areas of clustering of epicenters, represented in cartographic products. The organization of seismic occurrence information on geographic information system environments collaborate on the analysis of facts related to tectonic quakes and its dynamics, promoting a diagnosis for the zoning of the seismological potential of the region studied. After analyzing the maps generated in association with structural geology and geophysics, one can observe a cluster relevant to the municipalities of the north and northwest mesoregions of the state.Keywords: Geotechnology. Cartography. Spatial Arrangement. Intraplate Seismicity. RésuméÉvénements sismiques sont partout dans le monde, y compris le Brésil. Dans l'État de Goiás, ce phénomène peut être observé dans certaines régions. L'étude sismologique est complexe, et devient encore plus lorsqu'on se réfère à la tectonique intraplaque. L'utilisation de techniques de géotraitement, ainsi que l'application méthodologique de l'analyse spatiale pour le traitement des enregistrements sismiques, peuvent contribuer à l'interprétation des événements. Il est prévu ici, comprendre les standards ponctuels dans l'identification des domaines des clusters d’épicentres, représentés dans les produits cartographiques. L'organisation des informations d'événements sismiques dans les environnements de système d'information géographique collabore sur l'analyse des faits liés aux tremblements de terre tectoniques et sa dynamique, en promouvant un diagnostic pour le zonage du potentiel sismique de la région d'étude. Après avoir analysé les cartes générées en association avec la géologie structurale et de la géophysique, on peut observer un cluster pertinente pour les municipalités des mésorégions du nord et du nord-ouest de l'État.Mots-clés: Géotechnique. Cartographie. Arrangements Spatiaux. Sismicité Intraplaque.

Ophiolites are complex assemblages of ultramafic and mafic igneous rocks that are now widely considered to be pieces of ancient oceanic crust that were emplaced on to the continents courtesy of global plate tectonics. However, most examples were originally considered parts of enormous layered mafic intrusions and so were interpreted in that light. The new understanding of ophiolites in the late 1960s and early 1970s was a crucial part of the global Earth Science revolution, and they are now central to all plate tectonic models developed for ancient orogenic belts. Although their equivalence to oceanic crust is now well established, many ophiolites may not be ‘typical’ examples of such, and not all examples are identical. Most ophiolites likely formed in subduction-influenced environments rather than at mid-ocean ridges. Ophiolites remain important foci for research in the 21st century, and many questions remain about their environments of formation and especially their mechanisms of emplacement onto the continents. Although it was not the first to be seen as a relic of a vanished ocean, the Bay of Islands Igneous Complex in western Newfoundland is one of the best preserved and most easily accessible ophiolites in the world. In the late 20th century, research work in this area proved highly influential in understanding the oceanic crust, and in unravelling the diachronous events involved in the progressive destruction of an ancient stable continental margin as arcs and microcontinental blocks were accreted along it. Parts of the Tablelands Ophiolite lie within Gros Morne National Park, which is a UNESCO world heritage site because of its importance to our understanding of global tectonics. The wider region around the park also includes the Cabox Aspiring Geopark Project, now also in the process of seeking recognition through UNESCO. This article provides background information on ophiolites and the development of our ideas about them, and links this material to four self-guided field excursions that allow examination of many classic features. These excursions range from a collection of roadside outcrops, to some relatively easy hiking excursions on official National Park trails, and eventually to a more challenging off-trail hike that ascends to the summit plateau of the Tablelands to visit rare exposures of the Moho (the Mohorovičić Discontinuity, i.e. the lower boundary of the Earth’s crust) and the underlying upper mantle rocks. Collectively, the field stops should allow geologically-minded visitors to experience some amazing geology in a spectacular and sometimes surreal landscape. RÉSUMÉLes ophiolites sont des assemblages complexes de roches ignées ultramafiques et mafiques qui sont maintenant généralement considérées comme des fragments de croûte océanique ancienne qui ont été charriés sur les continents grâce à la tectoniqueglobale des plaques. Cependant, la plupart des exemples étaient à l'origine considérés comme faisant partie de vastes intrusions mafiques stratifiées et ont donc été interprétés dans ce contexte. La nouvelle compréhension des ophiolites à la fin des années 60 et au début des années 70 a été un élément crucial de la révolution des sciences de la Terre. Les ophiolites sont désormais au coeur de tous les modèles tectoniques des plaques développés pour les anciennes ceintures orogéniques. Bien que leur équivalence avec la croute océanique soit maintenant bien établie, de nombreuses ophiolites peuvent ne pas en être des exemples « typiques », et tous les exemples ne sont pas identiques. La plupart des ophiolites se sont probablement formées dans des environnements influences par la subduction plutôt qu’au niveau des dorsalis océaniques. Les ophiolites restent un thème de recherché important au XXIe siècle et de nombreuses questions subsistent quant à leurs environnements de formation et notamment à leurs mécanismes de mise en place sur les continents. Bien qu'il n’ait pas été le premier à être identifié comme un vestige d'un océan disparu, le complexe igné de la baie des Îles, dans l'ouest de Terre-Neuve, fait partie des ophiolites les mieux conservées et les plus facilement accessibles au monde. À la fin du XXe siècle, les travaux de recherche dans ce domaine ont joué un rôle déterminant dans la comprehension de la croûte océanique et dans la compréhension des événements diachrones impliqués dans la destruction progressive d'une ancienne marge continentale stable au fur et à mesure de l'accrétion d'arcs et de blocs microcontinentaux. Une partie des Tablelands Ophiolite se trouve dans le parc national du Gros-Morne, site classé au patrimoine mondial de l'UNESCO en raison de son importance pour notre compréhension de la tectonique globale. La région plus large autour du parc comprend également le projet Cabox Aspiring Geopark, qui est également à la recherche d’une reconnaissance dans le cadre de l’UNESCO. Cet article fournit des informations de base sur les ophiolites et le développement de nos idées à leur sujet, et relie ce matériel à quatre excursions autoguidées qui permettent d'examiner de nombreuses caractéristiques classiques. Ces excursions vont d’une collection de visites d’affleurements au bord de la route, à des randonnées relativement faciles sur les sentiers officiels du parc national, et finalement à une randonnée plus difficile hors-piste menant au plateau sommital des Tablelands pour visiter de rares affleurement du Moho (la discontinuité de Mohorovičić, c’est-à-dire la limite inférieure de la croûte terrestre) et des roches du manteau supérieur sousjacentes. Collectivement, les visites sur le terrain devraient permettre aux visiteurs amateurs de géologie de faire l'expérience d'une géologie remarquable dans un paysage spectaculaire et parfois surréaliste.

Les parcours sinueux qu’ont suivis l’anthropologie et l’archéologie en Amérique du Nord depuis une cinquantaine d’années démontrent des intérêts convergents pour la connaissance et l’explication du comportement humain et cela avec des méthodes de recherche de plus en plus divergentes. L’anthropologie qui a émergé des milieux intellectuels aux États-Unis au XIXe siècle avait pour origine l’intérêt pour la compréhension des populations autochtones de l’Amérique; de cet intérêt pour l’humain, se sont développés des outils pour comprendre le comportement qui se cachait derrière le geste posé. Dès le début, l’anthropologue s’intéressait aux comportements et l’archéologue documentait les traces du geste posé. De cette proximité entre l’anthropologie et l’archéologie qui s’est concrétisée par la création du Bureau of American Ethnology à la fin du XIXe siècle, il était naturel de placer la formation en archéologie au sein de départements d’anthropologie dans les universités aux États-Unis et au Canada. Malgré l’apparence initiale d’un champ unifié et d’un terrain partagé entre l’anthropologie et l’archéologie, la pratique s’est transformée pour devenir tout autre au fil des ans. Au milieu du XXe siècle, l’archéologie commence à remettre en question sa relation avec les interprétations fonctionnalistes des anthropologues (Trigger 2006 : 363-372). La première figure à souligner le problème de l’inéquation entre les résultats de la recherche archéologique et la théorie en anthropologie fut Walter Taylor (1948) dans son livre A Study of Archaeology. Taylor, le relativiste, exposa son penchant pour le particularisme historique dans une approche qu’il identifie comme étant conjonctive; pour ce chercheur iconoclaste, l’historiographie comptait pour beaucoup. L’approche conjonctive consistait à établir des corrélations entre différents types de données dans des contextes historiques et culturels spécifiques afin de faire le pont entre des particularités historiques (les collections archéologiques) et des données anthropologiques. La méthodologie qu’il proposait impliquait la vérification d’hypothèses par l’analyse de la composition et de la structure des collections archéologiques. L’objectif central de cette approche visait à mettre de l’avant des études contextuelles détaillées qui permettraient d’adapter des hypothèses générales sur la culture à des données spécifiques. Dans sa formulation de l’approche conjonctive en archéologie et la vérification d’hypothèses, Taylor reconnaissait qu’une réflexion critique était nécessaire puisque l'archéologue travaillait dans le présent. En dépit de la richesse des collections archéologiques et constatant le danger qui planait sur l’archéologie si nous avions continué à publier des listes d’attributs de nos objets au lieu d’interpréter la culture matérielle comme étant la trace du comportement humain, dans un geste de médiation entre l’anthropologie et l’archéologie, Binford (1962) publiait son article portant le titre Archaeology as Anthropology. Comme il le signale dans son introduction son article qui faisait suite à un ouvrage venant d’être publié par Willey et Phillips (1958) où l’on mentionne clairement que l’archéologie américaine « c’est de l’anthropologie ou rien du tout ». Ce geste d’éclat dans une période charnière de l’enseignement de l’archéologie dans les universités nord-américaines allait donner naissance à un nouveau paradigme que l’on appela la New Archaeology aussi connue sous le nom d’archéologie processuelle. Un tel changement de paradigme venait en contradiction avec les pratiques européennes en matière d’archéologie préhistorique, notamment celles de l’École de Bordeaux et de François Bordes, son membre le plus influent, qui avait réussi à imposer sa vision sur le sens de la variabilité des outils en pierre du paléolithique moyen (Bordes 1961; 1984). Dans sa thèse de doctorat intitulée The Bordes-Binford Debate: Transatlantic Interpretive Traditions in Paleolithic Archaeology, Melissa C. Wargo (2009) présente une analyse en profondeur des modes de pensée qui diffèrent entre l’Europe et l’Amérique du Nord. Essentiellement, le raisonnement traditionnel voulait que l’apparition d’une nouvelle culture archéologique (de nouveaux types) puisse signifier la manifestation d’un nouveau groupe de personnes, un groupe ethnique détectable avec les outils de l’archéologie. C’est ce que nous apprenions à la lecture des travaux de François Bordes sur les changements technologiques observés au paléolithique moyen. Lorsque Binford est parvenu à étudier les mêmes collections, il proposa des interprétations toutes autres. Ainsi, alors que pour Bordes, des outils différents représentent des groupes différents; si l’ensemble de l’assemblage ne peut être attribué à un groupe avoisinant, peut-être alors que certains éléments peuvent l’être. Et si de tels parallèles peuvent être établis, l’approche de Bordes a pour corollaire que c’est là le lieu d’origine de la population à l’étude et que nous serions en présence d’une diffusion de traits culturels à partir de la migration d’un groupe ethnique. Pour Binford, la différence dans la composition des assemblages devrait plutôt être interprétée comme étant le résultat d’adaptations; pour ce chercheur, les assemblages archéologiques sont des coffres d’outils adaptés pour une fonction particulière. Nonobstant la grande quantité de statistiques accumulées, Binford, de son propre aveu, admit qu’il fut incapable d’expliquer ce qu’elles signifiaient. En d’autres mots, il avait beaucoup d’information sur le présent mais ne pouvait l’expliquer par manque d’analogie avec le passé. En dépit de ces différences d’opinion, l’utilité de la typologie de Bordes réside dans le fait qu’elle fournissait un langage descriptif; cette typologie a cependant été par la suite rejetée par certains chercheurs qui considéraient que la définition des types de François Bordes était inadéquate parce que trop subjective. Pire encore, Bordes a été accusé d’incorporer dans ses interprétations des hypothèses non vérifiées sur les capacités cognitives des hominidés durant le paléolithique moyen. De nos jours, nos analyses de la technologie visent à remplacer cette approche typologique de Bordes par une méthode s’appuyant sur la combinaison d’attributs dont la description porte davantage sur le comportement. De toute évidence, le débat entre le promoteur de la New Archaeology et la figure de proue de l’archéologie française et son approche taxonomique en pierre a permis de mettre en évidence un malaise profond sur la façon dont le passé devrait être interprété. Ce débat est aussi emblématique de traditions scientifiques différentes entre l’Europe et l’Amérique du Nord. C’est dans ce contexte intellectuel que sont nés des départements d’anthropologie associant l’anthropologie culturelle, l’anthropologie biologique, la linguistique et l’archéologie. Ces quatre champs sont apparus à des moments bien précis de l’histoire des universités nord-américaines mais de nos jours, la réalité de l’anthropologie est devenue beaucoup plus complexe (Bruner 2010). Un étudiant en archéologie peut avoir des besoins de formation en géographie, en histoire, en géologie, en botanique, en biologie, en ethnohistoire, en systèmes d’information géographique, en informatique, etc. alors qu’un étudiant en anthropologie pour atteindre un niveau de compétence élevé pourrait avoir besoin de formation en histoire, en science politique, en sociologie, en art, en littérature, en théorie critique, etc. Malgré que les besoins aient grandement changé depuis la création des départements d’anthropologie, les structures académiques sont demeurées statiques. La protection des départements d’anthropologie dans leur configuration actuelle des quatre champs relève le plus souvent des politiques universitaires. Ainsi, même si les professeurs étaient d’accord qu’il serait intellectuellement plus profitable de scinder ces gros départements, la question de diviser les départements d’anthropologie en unités plus petites qui feraient la promotion de l’interdisciplinarité dans les sciences humaines et sociales n’est pas envisagée dans la plupart des universités nord-américaines (Smith 2011). Au milieu de cette tourmente, se sont développés un certain nombre de départements et de programmes d’archéologie en Amérique du Nord. De là est née une discipline émancipée du joug des structures trop rigides et se donnant un ensemble de méthodes de recherche qui lui étaient propres. La trajectoire conceptuelle empruntée par ceux-ci a permis de remonter au-delà du geste et de la parole en retenant une classe cohérente de concepts explicatifs développés, certes en anthropologie, mais raffinés et adaptés au contact de l’archéologie et d’autres disciplines en sciences humaine et sociales et sciences de la nature. Cette indépendance intellectuelle de l’anthropologie s’est notamment affirmée par des collaborations entre l’archéologie et la philosophie des sciences (Kelly et Hanen 1988; Salmon 1982; Wylie 2002; Wylie et Chapman 2015). La croissance de l’intérêt pour les explications processuelles des données archéologiques chez plusieurs archéologues nord-américains fut motivée par le fait que les néo-évolutionistes en anthropologie mettaient trop l'accent sur les régularités dans les cultures. Les concepts utilisés en archéologie processuelle exerçaient une influence significative sur notre discipline et l’adoption de cette approche théorique était d’autant plus attrayante car les variables proposées se présentaient comme des causes majeures de changements culturels et relativement accessibles à partir des vestiges archéologiques. Cette approche s'intensifia et donna de nouvelles directions aux tendances déjà présentes en archéologie préhistorique. Dans ce changement de paradigme qui donna naissance au courant de la Nouvelle Archéologie en Amérique du Nord et à un moindre degré au Royaume-Uni, l’accent était placé sur la vérification d’hypothèses sur les processus culturels comme outils d’explication du passé. De la position qu’elle occupait comme l’un des quatre sous-champs de l’anthropologie ou encore, de celle de servante de l’histoire, l’archéologie est devenue l’un des plus vastes champs du monde académique (Sabloff 2008 : 28). En plus d’avoir trouvé son ancrage théorique dans les sciences sociales et humaines, l’archéologie, attirée par les techniques et méthodes fraie régulièrement avec les sciences physiques et les sciences de la nature. En se donnant ses propres méthodes de collecte et d’analyse pour l’examen de cultures distinctes et en poursuivant avec des comparaisons interculturelles, la discipline cherchait à mieux comprendre les cultures qui se sont développées à travers le temps et l’espace. Puisque l’objet d’étude de l’archéologie porte sur les traces de groupes humains dans leur environnement naturel et leur univers social, les questions qu’elle se pose sont fondamentales à l’histoire de l’humanité et pour répondre à de telles questions elle s’est dotée de méthodologies d’enquête qui lui sont propres. L’utilisation d’équipements sophistiqués pour déterminer la composition chimique des résidus lipidiques incrustés sur un outil en pierre taillée ou encore, les recherches sur la composition physico-chimique de la pâte d’une céramique sont des techniques visant à répondre à des questions d’ordre anthropologique. Le quand et le comment du passé sont relativement faciles à identifier alors que pour découvrir le pourquoi l’archéologue fait souvent appel à l’analogie ethnographique, une méthodologie issue de l’insatisfaction des archéologues à l’endroit des travaux en anthropologie culturelle (David et Kramer 2001). Une autre méthodologie est celle de l’archéologie expérimentale qui s’intéresse à la fabrication et à l’usage des outils (Tringham 1978), méthode similaires à celle de l’ethnoarchéologie. L’expérimentation à partir d’outils fabriqués par le chercheur et les banques de données provenant d’expérimentations contrôlées servent alors d’éléments de comparaison pour interpréter la forme des assemblages archéologiques (Chabot et al. 2014) est au centre de la méthode préconissée. Le développement de l’ethnoarchéologie durant les années 1970 aurait inspiré Binford (1981) lorsqu’il mit de l’avant l’utilisation de théories de niveau intermédiaire pour établir un lien entre ses données archéologiques et les théories de niveau supérieur sur le comportement. Sa décision semble avoir reposé sur les développements de l’approche ethnoarchéologique et ses propres terrains ethnoarchéologiques chez les Nunamiut de l’Alaska (Binford 1978). D’autres orientations théoriques ont vu le jour au cours des années 1960–1970 et ont fait la distinction entre différentes approches matérialistes par rapport à des schémas évolutionnistes antérieurs. Par exemple, Leslie White (1975) adopta une forme de déterminisme technologique très étroit qui reflétait une croyance en la technologie comme source de progrès social. Julian Steward (1955) envisagea un déterminisme écologique moins restrictif alors que Marvin Harris (1968) y voyait un déterminisme économique encore plus large. Pour ces quelques positivistes le rôle que l’archéologie se devait de jouer était d’expliquer la culture matérielle du passé. Quant à l’archéologue Lewis Binford (1987), il soutenait que l’étude des relations entre le comportement humain et la culture matérielle ne devrait pas être le rôle central de l’archéologie puisque selon lui, les données ne contiendraient aucune information directe sur les relations entre le comportement humain et la culture matérielle. Dorénavant, les données archéologiques se devaient d’être comprises par elles-mêmes, sans avoir recours à des analogies ethnographiques. Cette dernière approche voulait clairement établir de la distance entre l’archéologie, l’anthropologie culturelle, l’ethnologie et peut-être les sciences sociales en général ; son mérite était peut-être, justement, d’éviter les réductionnismes et les analogies rapides entre explications anthropologiques et assemblages archéologiques. Dans la même veine, d’autres remises en question sont apparues durant les années 1980 avec les travaux d’Ian Hodder (1982; 1985) sur la validité des certitudes positivistes qui avaient été le fonds théorique et empirique des adeptes de la New Archaeology. Depuis cette réflexion sur l’essence même de l’archéologie, Hodder a reconnu qu’une position critique est fondamentale face à l’objet d’étude; naquit alors le courant théorique post-processuel en archéologie. Dans son cheminement pour découvrir la signification des vestiges qu’elle étudie, l’archéologie post-processuelle s’appuie sur des études détaillées permettant d’adapter des hypothèses générales sur la culture à des données spécifiques en exploitant la diversité des sources; cette direction du courant post-processuel en archéologie porte le nom d’archéologie contextuelle. Comme tout changement de paradigme apporte avec lui son lot de détracteurs, l’archéologie post-processuelle a été immédiatement accusée d’une trop grande subjectivité interprétative voire, de déconstructionisme. Les autres orientations placées sous le label archéologie post-processuelle incluent : le structuralisme, le néo-marxisme, l’archéologie cognitive, la phénoménologie, et d’autres encore Ainsi l’individu, l’agent ou l’acteur et son intentionnalité devrait être au centre des interprétations dans la théorie post-processuelle. Nous pouvons conclure que l’examen de la relation entre l’anthropologie et l’archéologie en Amérique du Nord a permis de constater que, depuis ses débuts, l’archéologie dans cette région du monde a vécu une liaison relativement tumultueuse avec l’anthropologie. Cette condition, souvent problématique, a vu naître, au Canada d’abord, des groupuscules d’archéologues avec des intérêts divergents qui se sont distanciés des paradigmes qui dominaient les départements d’anthropologie pour former des départements d’archéologie ou des programmes d’archéologie autonomes des programmes d’anthropologie. Sur les chemins empruntés ces nouveaux départements sont entrés en relation avec les départements de sciences naturelles, notamment, la géographie, avec laquelle les archéologues ont partagé un ensemble de concepts et de méthodes. Il en a résulté un enseignement de l’archéologie nettement interdisciplinaire et faisant appel à des méthodes quantitatives pour comprendre la culture matérielle dans son environnement naturel et expliquer son milieu culturel à partir de concepts empruntés aussi bien aux sciences humaines qu’aux sciences naturelles.

Une nouvelle classe de capteurs de gaz innovants basée sur des transistors à haute mobilité électronique (HEMT) AlGaN/GaN a été développée pour les applications géologiques. Elle est conçue dans le but d'étudier le transfert de masse des gaz (H2, CO2, CH4, O2, H2S, SO2 et He) entre le sous-sol et l'atmosphère sur de grandes étendues géographiques. Pour cela, elle intègre les caractéristiques clé suivantes : la miniaturisation, la robustesse, l'insensibilité aux environnements difficiles associées à un coût contenu. Les étapes technologiques comme la conception des capteurs, les technologies de micro-fabrication et l'optimisation des performances électriques des HEMT ont été continuellement étudiées et améliorées tout au long du travail. Ainsi, des densités de courant supérieures à 400 mA/mm, un courant de pincement = ~1×10-5 A et une transconductance = ~0,03 S/mm ont été atteints dans certaines conditions de polarisation. Les capteurs HEMT AlGaN/GaN traités avec différentes couches fonctionnelles (Pt, ITO et IZO) ont aussi été fabriqués et caractérisés pour différents gaz (H2, CO2, CH4 et He) en laboratoire et en environnement souterrain (Forage de 51 m) dans différentes conditions environnementales (température= 25 à 450°C, humidité= 0 à 100%). Grace à ces mesures, les enthalpies d'adsorption d'hydrogène ont été mesurées sur divers matériaux de détection tels que Pt, ITO et IZO et sont de -30.3 kJ mol^(-1), -32.5 kJ 〖mol〗^(-1) et -34 kJ 〖mol〗^(-1), respectivement. Ces valeurs indiquent que ITO et IZO sont complémentaires de Pt pour le développement d'un capteur d'hydrogène gazeux. Les HEMTs Pt/AlGaN/GaN ont été également été étudiés pour optimiser les performances des capteurs d'hydrogène dans l'air atmosphérique pur et dans le diazote afin de simuler les conditions souterraines, où la concentration d'O2 change avec la profondeur du sol. L'analyse thermodynamique montre que pour le Pt, l'affinité de H2 est environ 2000 fois supérieure à celle de l'O2. Cela rend le capteur adapté à la détection d'O2 dans l'air ou de divers mélanges d'O2 et de H2 en fonction des différentes profondeurs souterraines impliquées. Un lot de capteurs de gaz spécifique a été fabriqué avec des composants de capteur passivés (càd, non-actifs) comme référence pour la détection de gaz (capteur actif). Le capteur actif Pt/AlGaN/GaN fournit un changement de courant indiquant la présence de H2, tandis que le capteur non-actif n'indique aucun changement de courant en relation avec le gaz. Le capteur non-actif permet de suivre et d'éliminer les changements causés par les paramètres environnementaux externes comme la température. Cette thèse présente également de nouvelles techniques de mesure utilisant la polarisation par impulsions pour la détection des gaz souterrains avec les HEMT Pt-AlGaN/GaN. Au lieu d'imposer une polarisation d'entrée continue (toujours dans état ON) sur une longue période, le capteur est activé plusieurs fois successivement avec des impulsions sur de courtes périodes (état ON/OFF). Les capteurs ont ainsi montré une réponse rapide au gaz sous la forme d'une variation de courant significative jusqu'à des concentrations de 25 ppm. Toutes les expériences menées dans le cadre de cette étude ont démontré que les capteurs peuvent fonctionner dans divers scénarios de mesure susceptibles de se produire dans la situation réelle de détection de gaz en contexte géologique souterrain
An innovative gas sensor generation based on AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistor (HEMT) has been developed for complex geological environments. It is designed to study the mass transfer of gases (H2, CO2, CH4, O2, H2S, SO2, and He) from the underground to the Earth's atmosphere. It incorporates the key features for subsurface gas sensor development such as miniaturization, robustness, insensitivity to harsh environments, and low cost.Technological steps, design of the sensor layouts, micro-fabrication techniques, and optimization of the electrical performance of the HEMTs have been continuously investigated and improved. Current densities above 400 mA/mm and pinch-off current= (~1×10-5 A), and transconductance (gm)= ~0.03 S/mm have been achieved for certain bias conditions. At the same time, the processed AlGaN/GaN HEMT sensors with different functional layers (Pt, ITO, and IZO) are fabricated and characterized for different gases (H2, CO2, CH4, and He) in the laboratory, and real subsurface conditions (Borehole: 51 m) under different environmental conditions (temperature= 25 to 450°C, humidity= 0 to 100%). The measured adsorption enthalpies of hydrogen onto various sensing materials like Pt, ITO, and IZO are calculated -30.3 kJ mol^(-1), -32.5 kJ 〖mol〗^(-1), and -34 kJ 〖mol〗^(-1), respectively, indicating that ITO and IZO are complementary to Pt for the development of a hydrogen gas sensor.Pt/AlGaN/GaN-based HEMT devices have been studied to evaluate the performance of hydrogen sensors in pure atmospheric air and a fully N2-based atmosphere to simulate subsurface conditions where the O2 concentration changes over the depth of the soil. From the thermodynamic analysis, the affinity of hydrogen for Pt was found nearly 2000 times greater than the affinity of oxygen for platinum. This makes the sensor suitable for detecting hydrogen in the air or various mixtures of O2 and H2 at different underground depths imply.A dedicated gas sensor batch has been fabricated with passivated (i.e., non-active) sensor components as a reference for gas detection (active sensor). The active sensor Pt/AlGaN/GaN provided a change in current indicating a response to the hydrogen exposure, while the non-active (Passivated-Pt/AlGaN/GaN) provides no changes in current. But non-active sensor (reference) tracks and eliminates the changes caused by external environmental parameters.This thesis also presents new measurement techniques using pulse polarization for subsurface gas detection with a Pt-AlGaN/GaN HEMT sensor. Instead of imposing a continuous input bias (which always maintains the ON state) over a long period of the experiment, the sensor is activated several times with pulsed polarization for a short period of time (ON/OFF state). The sensors showed a sufficiently fast response to the target gas by changing the drain current in pulsed bias mode with a linear increase in output current even at very low concentrations such as 25 ppm. All the experiments conducted in the study demonstrated that the sensors could work in various measurement scenarios that may occur in the real situation of subsurface gas detection