Marine Geosciences

Les missions et les objectifs du département DRO/GM sont exprimés dans le cadre des thèmes fédérateurs de l'Ifremer (1997). Les activités du département de 1998 sont présentées suivant ces thèmes fédérateurs.

L'année 1998 a été le témoin d'un rapprochement Recherche - Industrie, tant pour ce qui concerne l'étude des marges que pour celle des dorsales. L'identification d'objectifs communs entre la communauté "recherche" et l'industrie pétrolière a conduit à l'élaboration d'un GDR "Marges" entre les instituts de recherche concernés et les deux groupes pétroliers français. Le projet Zaiango de coopération entre l'Ifremer et ELF pour l'étude de la marge en regard de l'embouchure du Zaïre a été élaboré et a commencé au cours de 1998. Les deux campagnes de ce projet réalisées en 1998 sont commentées sous le thème "Génie Océanique, contribution à l'offshore pétrolier".

En ce qui concerne les dorsales, l'intérêt de l'industrie minérale se traduit par le dépôt des premiers permis d'exploration.

La décision de renouveler la sismique lourde, l'acquisition de dispositifs d'écoute sur le fond (OBS) et le remplacement du gravimètre identifient les besoins de connaissance des structures profondes. La synergie entre recherche et moyens techniques se traduit par des efforts d'optimisation d'utilisation d'équipements existants (campagnes d'essais Smavh et Esszai) et l'évolution du dossier "poisson remorqué EGR". Le département a eu également une forte contribution lors de la première campagne d'essais du ROV Victor.

La participation du département aux projets européens demeure importante. Il s'agit des projets MAST 3 Amores, Enam 2 et Corsaires. Il convient également de citer la réalisation de trois campagnes en collaboration avec des équipes scientifiques européennes. Il s'agit des campagnes "Saldanha" (hydrothermalisme au sud ouest des Açores) en collaboration avec le Portugal, Medinaut (volcans de boue en Méditerranée Orientale) en collaboration avec les Pays Bas et Blason (plate-forme et pente au droit du delta du Danube) en collaboration avec la Roumanie.

Le département a contribué aux programmes ZEE, Zoneco et Zepolyf. La carte 3D de la marge armoricaine est l'un des premiers documents qui intègre les données bathymétriques et la réflectivité du fond.

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Les données acquises lors de la reconnaissance systématique sur la ZEE du golfe de Gascogne, achevée en 1997, ont fait l'objet de traitement au cours de la même année, mais également en 98; ce traitement a permis d'aboutir à la réalisation de 6 cartes bathymétriques à l'échelle du 1/250000ème et d'avancer de manière significative le traitement de l'imagerie acoustique. L'avancement de ces travaux a été présenté lors de la conférence de presse tenue le 16 décembre à l'Institut Océanographique en présence de PDG.
Les données, autres que sondeur multifaisceaux, acquises en 1997, font actuellement l'objet d'une valorisation scientifique (Thèse d'I.Thinon - tuteur J.L.Olivet, et de S.Zaragosi - tuteur G.A.Auffret).

Dans cette région et ce département, le soutien des collectivités territoriales permet de valoriser les données acquises sous la forme de fichiers numériques, pour la base d'information géographique mise en place par la collectivité elle-même, et sous la forme d'édition de cartes morpho-sedimentaires.

Pour le projet ZEPOLYF (ZEE Polynésie Française), dans lequel Ifremer intervient comme partenaire et opérateur sur les campagnes à caractère exploratoire réalisées avec L'Atalante, l'année 98 a été marquée par la valorisation scientifique des échantillons de basalte et d'encroûtements polymétalliques prélevés lors des dragages réalisés sur plusieurs hauts-fonds à l'Ouest et au Sud de Tahiti (campagnes Zepolyf 1 et Polydrag). L'identification, dans les encroûtements, de teneurs relativement élevées en cobalt et en platine, pose le problème de la gîtologie de ces dépôts et de l'extension du phénomène d'enrichissement en métaux, lequel avait déjà été mis en évidence dans les encroûtements prélevés sur le plateau des Tuamotu (campagnes Nodco, 1986 et 87). La découverte de ces nouveaux indices conforte l'idée que de tels programmes doivent être menés en associant étroitement les opérations de reconnaissance régionale et de prélèvements.
Par ailleurs, une concertation étroite avec le responsable du groupe de projet en poste sur le Territoire a permis de préparer la campagne Zepolyf 2 dans de bonnes conditions et de mettre en place une stratégie de valorisation des échantillons à venir et dans laquelle DRO/GM prendra une place significative.
Le projet ZoNéCo (ZEE Nouvelle Calédonie), dont Ifremer assure la coordination scientifique et dans lequel il intervient comme partenaire, suscite la mise en place de programmes similaires de la part des pays du SW Pacifique, l'Australie, Fidji-Tonga-Niue.
Un "grand Projet" "PILOT" pourrait impliquer les organismes de recherche implantés en Nouvelle Calédonie (CIRAD, IFREMER, ORSTOM, UFP) et des entreprises privées pour la réalisation d'un transect Ile - Mer Profonde axé sur les problèmes d'environnement.

La seule action menée dans le cadre de l'activité de veille est le maintien de la base bibliographique; par ailleurs, on a satisfait aux habituelles demandes de documentation (enseignants, étudiants, etc..).
Aucune action en relation avec l'Autorité Internationale sur les Fonds Marins n'est à signaler.
Par ailleurs, il y a lieu de préciser que toutes les archives Nodules ont été transférées au magasin du Centre de Brest où elles sont désormais stockées (archivage passif). La capacité d'Ifremer à répondre à toute sollicitation de constitution, dans l'avenir, d'un quelconque dossier, devra prendre cette situation en compte.

L'année 98 a été marquée par le nombre de dossiers à expertiser, autant pour le compte de l'Administration que pour celui des industriels exploitant des matériaux marins. La nouvelle législation annoncée par le Secrétariat d'Etat à l'Industrie et appliquée aux matériaux calcaires, essentiellement exploités en Bretagne, devrait accroître la sollicitation de l'Ifremer.

Il s'agit d'un projet DRV/RH pour la réalisation duquel DRO/GM avait fourni un soutien logistique et opérationnel en 1995. La campagne concernée, à savoir Cartopep, réalisée avec l'Atalante sur la marge des Hébrides, avait comme objectif la réalisation de cartes de synthèse (bathymétrie, imagerie, sédimentologie interprétative) destinées aux professionnels de la pêche.
Cette action, différée peu de temps après la campagne pour raison de non versement de la recette, a été relancée début 98 et menée à bien grâce à du personnel recruté sur CDD.
A noter qu'en 1998, le Groupe Cartographie-Traitement de Données a été fortement sollicité pour la réalisation des deux ensembles de synthèses cartographiques (ZEE Gascogne et Cartopep).

Publication des actes du colloque <<Habitat>> : Un autre point marquant de l'année 1998 a été le dépôt de 22 manuscrits pour la réalisation d'un volume Spécial d'Oceanologica Acta, relatif aux travaux du colloque "Marine Benthic Habitats " de novembre 1997. Ce volume devrait sortir à la fin du premier semestre 1999.

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Etude des dorsales médio-océaniques (H. Ondréas, L. Géli, R. Hékinian, D. Bideau, B. Sichler, D. Aslanian, V. Renard, H. D. Needham, F. Klingelhoefer). Au cours des 10 dernières années, le Laboratoire Lithosphère a été à la pointe de la recherche dans le domaine de l’étude des dorsales médio-océaniques. L’année 1998 constitue un tournant : mis à part la campagne de plongée Saint-Paul, effectuée avec le Nautile, aucune action à la mer n’a eu lieu cette année sous la conduite d’un membre du laboratoire. La plupart des actions ont été des valorisations de données de campagnes antérieures : Mohns Ridge (F. Klingelhoefer, L. Géli) , Sigma (D. Needham, V. Renard), Oceanaut (D. Bideau, R. Hékinian, B. Sichler), Manusflux (J.-M. Auzende), Pacantarctic (L. Géli, H. Ondréas, D. Aslanian), Diva et Flores (H. Ondréas).

Etude de la zone de fracture Saint-Paul (R. Hékinian, D. Bideau, B. Sichler). La campagne Saint-Paul (19/12/97 - 10/01/98) a permis d’étudier le magmatisme océanique et les phénomènes associés (métamorphisme et hydrothermalisme), à l’intérieur de l’une des plus grandes zones de fracture équatoriale, située près de 0°40'N-26°W, reliant la marge africaine à celle du Brésil : La zone de fracture de St-Paul. Celle-ci est constituée de trois transformantes multiples décalant trois axes d’accrétion à plus de 4000 m de profondeur. Treize plongées ont été effectuées sur les murs et sur deux des segments de dorsale. La croûte basaltique est peu présente par rapport aux affleurements de péridotites subcrustales et mantelliques. Six plongées ont été consacrées au massif de St Pierre et de St Paul situé dans la partie occidentale de la zone transformante. Ceci a permis d’établir une différence entre une zone nord de nature fortement metamorphosée et schistosée (broyage et altération, mylonitisation) et une zone sud tectoniquement plus active. Plusieurs coupes géologiques de la lithosphère océanique ont été faites au travers des cumulas magmatiques, gabbros, dykes et basaltes. Un débarquement sur les deux îlots a permis de récupérer des échantillons orientés. Environ 700 km de profils magnétiques ont été faits pendant cette mission.

L'étude de la cinématique des plaques, c'est-à-dire l'étude des structures du fond de l'océan et de ses marges, de leur genèse et de leur évolution, occupe une position centrale dans les Sciences de la Terre. Elle représente la donnée de base sur laquelle greffer les autres données (paléomagnétisme, discussion des mouvements par rapport aux points chauds et signification de ceux-ci, signification des provinces géochimiques, interprétation des données tomographiques à l'échelle du manteau, etc.) et sur laquelle fonder une géodynamique. L’année 1998 a été marquée -grâce au CDD de Daniel Aslanian- par l’avancée d’un projet de cinématique globale entrepris de longue de date et qui, sur plusieurs questions fondamentales, s’inscrit à contre-courant des modes de pensées qui dominent la pratique des sciences de la terre depuis une vingtaine d'années. Les travaux réalisés ont permis d’aboutir à 2 résultats importants : 1) l'évolution cinématique du globe procède par phases distinctes lisibles aussi bien dans le Pacifique que dans la mer du Nord. Ces mêmes phases sont également lisibles dans l'évolution du champ magnétique ; 2) les différentes plaques qui découpent la lithosphère n'évoluent pas, comme on l'a souvent écrit, au hasard des collisions, mais en réponse à une organisation plus générale qui les regroupe systématiquement en quatre grands ensembles, apparemment couplés avec les grandes structures du géoïde. Ces résultats signifient ce que le mouvement de la surface du globe est couplé à celui du manteau le plus profond. Ainsi, contrairement à l'idée la plus répandue, l'épiderme des océans ne masque pas ce qui se passe dans le manteau, il en révèle au contraire, à travers son histoire et ses structures, des aspects fondamentaux.

Elaboré il y a plus de 30 ans, le modèle de panache est encore aujourd’hui presque systématiquement invoqué pour expliquer l’origine de la plupart des structures intra-plaques. Or, s’il permet d’expliquer certains alignements d’îles volcaniques par des remontées de matériel chaud, fixes par rapport aux plaques lithosphériques et provenant du manteau inférieur, ce modèle est insuffisant pour rendre compte de l’ensemble du volcanisme intra-plaque, comme en témoigne nos résultats de 1998, année au cours de laquelle nous avons montré que : 1) la Ride de Hollister, dans le Pacifique Sud, n’est pas d’origine profonde, mais le produit d’une déformation intraplaque qui serait survenue suite à un changement du mouvement relatif des plaques Pacifique et Antarctique ; 2) le plateau des Marquises n’est sans doute pas d’âge récent (< 5 Ma), comme cela est couramment admis, mais ancien (> 43 Ma). Comme pour les Tuamoutou et les Australes, le Plateau des Marquises pourrait avoir été formé à l’axe de la dorsale Pacifique-Farallon. La structure conjuguée du plateau des Marquises à l’est de la dorsale serait aujourd’hui subductée sous le continent Sud-Américain, créant ainsi une anomalie de sismicité observée le long de la Cordillère des Andes.

L'objectif de la campagne TRIATNORD, réalisée en juin - juillet 1998 à bord de L'Atalante sur le domaine récent de la dorsale médio-atlantique au nord des Açores (entre les latitudes 40°30N et 45°N) était de comprendre les interactions entre un panache mantellique et une dorsale lente : évolution des processus de l’accrétion avec la distance au point chaud des Açores. Le volet géochimie du projet étant assuré sous la responsabilité scientifique conjointe de H. Bougault et L. Dosso. Des données préliminaires (mesure du rapport Zr/Nb) ont été acquises à bord avec l’aide du container de géochimie ; embarquants: J. Etoubleau, L. Dosso, M. Bohn. 4 jours ont été consacrés aux prélèvements et ont permis de réaliser 21 dragages sur 20 sites différents qui constituent un échantillonnage régulier d'une section de dorsale de près de 500 km de longueur en s'éloignant du Plateau des Açores. Les données préliminaires de Nb et Zr, obtenues à bord par fluorescence X sur 66 échantillons, documentent en détail l'anomalie de 45°N ; en allant vers le sud, les basaltes apparaissent plus appauvris (un minimum de 0.35 du rapport Nb/Zr est même atteint sur le segment très robuste situé juste au nord de la zone de fracture de Kurtchatov). Les travaux menés à terre ont confirmé dans leur totalité les données acquises pendant la campagne ; les études complémentaires prévues et en cours sur les mêmes échantillons concernent les éléments en traces, et les rapports isotopiques.

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La campagne PICO, réalisée du 25 juin au 12 juillet 1998 fait partie du programme AMORES financé par la CEE. Ce programme regroupe des laboratoires Français, Portugais, Anglais et Irlandais. Dans le cadre de ce programme trois campagnes avaient été réalisées en 1997. La campagne FLAME (juin 1997) sur le N/O Discovery avait pour objet d'étudier les panaches hydrothermaux afin de préparer les plongées de la campagne FLORES. La campagne FLORES (Juillet-Aout 1997) portait sur l'exploration, la recherche de sites, et sur des travaux de détails et de prélèvements sur les sites connus. La campagne MARVEL (Août-Septembre) a étudié l'activité biologique des sites hydrothermaux.
En 1998, l'objectif principal de la campagne PICO était la récupération des enregistreurs déposés l'année précédente sur le site de Lucky Strike lors des campagnes MARVEL et FLORES. Le but était de quantifier et mesurer les flux hydrothermaux et leurs implications biologiques. Tous les instruments déposés par les équipes biologiques et géologiques ont été récupérés avec succès. Les enregistrements de température réalisés sur une période de 1 an ont permis d'observer une variation de plusieurs degrés liée au cycle journalier de marées.
Au cours de la campagne PICO, les sites de Rainbow et de Lucky Strike ont été visités. Dans l'ensemble peu de changements majeurs sont rapportés sur ces sites. Sur le site de Rainbow, le changement le plus important concerne les nombreuses cheminées cassées. Dans un certain nombre de cas, ces effondrements sont liés au déséquilibre de la cheminée au cours de sa croissance, l'effondrement est alors dû à la gravité. Cependant le site se situant sur une zone de faille, de petits mouvements tectoniques ne sont pas à exclure. Quelques nouveaux fumeurs et zone de diffusion ont été découverts à l'ouest du site. Les nouvelles observations confirment le caractère fortement faillé de l'ouest du site, et l'importance de l'altération et des veines de sulfures dans les roches ultrabasiques sous-jacentes. Les échantillons de sulfures récoltés complètent la collection de la campagne Flores. Ils permettront, en particulier, de préciser la géochimie et le mode de concentration de l'or, du cobalt et du nickel. Les échantillons prélevés dans les zones d'altération permettront d'obtenir les premières informations sur les processus d'altération et de précipitation de sulfures se produisant sous les cheminées. Les fluides prélevés indiquent une grande stabilité de composition sur une période de 1 an.

Campagne Saldanha

La campagne Saldanha a eu pour objectif de continuer les travaux géologiques du programme AMORES. Des plongées d'échantillonnage et de récupération de matériel ont été effectuées sur les sites de Rainbow et de Menez Gwen. La moitié de la campagne a été consacrée à l'exploration géologique au sud du segment Famous. Sur cette zone de très fortes anomalies de méthane avaient été mises en évidence au cours des campagne Flores et Flame. Au cours de la campagne, un site d'émission diffuse a été découvert au sud de la zone Famous. Les zones repérées se situent au sommet d'un mont sur le mur ouest du graben et constituent probablement la source des importantes concentrations de méthane connues dans la colonne d'eau. Ce site est tout à fait original par sa localisation sur un substratum de roches ultrabasique et de basaltes fortement altérés par des circulations hydrothermales.

La campagne FLAME-2 s'est déroulée sur le F/S Poseidon (C. R. German, chef de mission, SOC) du 17/6 au 11/7/1998 (Southampton à Southampton). Cette campagne fait partie du projet Européen AMORES. Elle fait suite à la campagne FLAME 1. L’objectif majeur de cette campagne était d’étudier l’évolution et la dispersion physique, géochimique et biologique du panache hydrothermal (Rainbow) mis en évidence à 36°14’N, au sud du segment Amar, d’étudier les processus, de localiser précisément le site hydrothermal actif et de quantifier les flux de matière émis dans la colonne d’eau à l’échelle du segment de dorsale.
L'un des objectifs de FLAME 2, était de récupérer des mouillages déposés au cours des campagnes 1997. L'échantillonnage nécessaire à une étude complémentaire du panache Rainbow a également été réalisé. Six carottes sédimentaires ont été prélevées (60cm x 0.5m²), 36 palanquées verticales ont été réalisées, 7 des 8 chaînes de courantomètres déployées durant FLAME-1 en 1997 ont été récupérées, ainsi que les pièges à sédiments de DRO/EP. Pour ce qui est de la partie spécifiquement DRO/GM, les échantillons collectés ont été analysés à bord pour le manganèse (402 échantillons) et conditionnés pour une analyse du méthane à terre. Le travail effectué pendant cette campagne et les analyses conduites a posteriori permettent de compléter les résultats acquis lors des campagnes Flame et Flores réalisées en 1997. Le panache hydrothermal de Rainbow est maintenant décrit dans son ensemble (sur plus de 80km de long), et les processus géochimiques s'y déroulant sont quantifiés. Les résultats obtenus durant Flame-2 ont été présentés à l'AGU en décembre 1998 et sont intégrés à des publications en cours de rédaction.
Au cours de l'année 1998 l'étude isotopique d'échantillons hydrothermaux engagée en 1998 a été poursuivie au laboratoire de spectrométrie de masse. Deux DEA ont analysé les isotopes du plomb et du strontium dans les fluides hydrothermaux et les matrices sulfurées. Cette approche nous permet de faire le lien entre les deux grands thèmes d'étude du laboratoire : étude de la géochimie des roches et étude des processus hydrothermaux. Les résultats démontrent un découplage entre la composition isotopique du plomb entre les fluides et les sulfures hydrothermaux. Ils permettent de discuter la nature et les processus des zones de réaction hydrothermale et les processus de mélange conduisant à la formation des minéralisations sulfurées.

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Golfe de Gascogne (J.-L. Olivet, I. Thinon, L. Fidalgo).

Le bassin d’Okinawa est un bassin arrière-arc formé par extension intra-continentale derrière le système d’arc des Ryuku. Le travail de synthèse réalisé en 1998 –publication d’articles– repose sur les résultats de la campagne ACT de l’Atalante effectuée en 1996. Ce travail a permis de préciser les principales caractéristiques structurales du bassin d’Okinawa, ainsi que son évolution magmatique et tectonique.

Voir "Thème génie océanique, contribution à l'offshore pétrolier".

La campagne BLASON (Black Sea Over the Neoeuxinian), réalisée en 1998 en collaboration l'Institut Roumain GeoecoMar et avec la présence des scientifiques allemand et américain, s'est intéressée aux variations récentes du niveau de la mer et à leur effet sur l'organisation des dépôts de corps sableux sur la plate-forme et la pente dans le delta du Danube en Mer Noire. L'hypothèse émise récemment d'un événement catastrophique provocant une ouverture brutale du Bosphore et une remontée du niveau marin d'environ 150 mètres vers 7500 ans B.P. ajoute un intérêt supplémentaire, et historique, au projet.
Les techniques utilisées furent d'une part la géophysique très haute résolution, la bathymétrie multifaisceaux et l'imagerie acoustique, d'autre part le prélèvement de carottes sédimentaires qui feront l'objet d'analyses sédimentologiques, bio-stratigraphiques, géochimiques magnétiques et géotechniques.
Une équipe internationale (France, Roumanie, Ukraine, Allemagne, USA) et pluridisciplinaire (stratigraphie sismique et séquentielle, paléoclimatologie, géophysique, géomorphologie, propriétés physiques des sédiments, micropaléontologie, géochimie isotopique, tephro-chronologie, paléomagnétisme, sédimentologie...) est associée pour ce projet et a participé à la mission.
La mission BLASON a révélé sur la plate-forme, les lits creusés par les fleuves roumains et ukrainiens durant les périodes de bas niveau. Une découverte importante concerne la mise en évidence d'une très profonde incision du Dniepr (plus de 800 m d'incision), enfouie sous plus de 200 m de sédiments pléistocènes. Nous interprétons ce creusement comme le résultat d'une phase de très bas niveau de la Mer Noire durant le Pléistocène (âge à préciser en corrélant les lignes sismiques aux forages pétroliers disponibles). Le Danube présente plusieurs phases d'incision en séquences emboîtées ; une incision contemporaine de celle révélée pour le Dniepr et une incision remontant jusqu'à la surface du fond marin et moins profonde. Une surface de discontinuité majeure, située à une profondeur de 300 à 1000 ms sous le fond de la mer a été également reconnue, elle est interprétée comme une surface d'érosion messinienne par corrélation avec les forages pétroliers disponibles, bien que la littérature ne fasse pas référence à un bas niveau messinien en Mer Noire. Encore, une boite détaillée visant à définir l'origine des dunes hydrauliques sous-marines, a permis d'envisager une origine éolienne de ces dunes érosives, peut-être constituées par le lœss déposé lors du dernier bas niveau enregistré sur la plate-forme roumaine et ukrainienne.

En pied de marge, la mission BLASON a mis en évidence un très complexe système de chenaux/levées méandriformes, dont la sismique HR révèle les différentes phases de mise en place. Au moins 8 lobes sont identifiables, la migration de chaque chenal étant marquée par un faciès sismique caractéristique (HAR- "High amplitude reflections"). Le chenal le plus récent (encore actif ?) résulte d'une avulsion vers l'est du chenal principal issu du canyon Viteaz. A l'est du Danube. Les profils du plateau roumain et ukrainien vers le large présentent une bonne continuité des réflecteurs sismiques. Ils devraient permettre des corrélations entre phases d'érosion sur la plate-forme et périodes d'alimentation des fans profonds. Une cartographie EM 1000 du canyon Viteaz (débouché du Danube sur la pente continentale) avec la sismique basse fréquence et HR a été entreprise et révèle les chenaux méandriformes du canyon.
Cette région présente plusieurs sujets d'intérêt pétrolier. La recherche des canyons messiniens, permettra en effet de déterminer les milieux de dépôts et d'approfondir ainsi la connaissance des pièges pétroliers du Miocène. Par ailleurs, le delta profond du Danube reste jusqu'à maintenant relativement peu étudié, et les résultats de BLASON, permettent de mieux comprendre le fonctionnement des systèmes turbiditiques.

La campagne Corfan 1 fait partie d'un projet de recherche à trois ans mis en place par le Laboratoire " Environnements Sédimentaires " et basé sur une analyse des besoins scientifiques et industriels dans le domaine de l'étude des édifices turbiditiques actuels. Ce projet bénéficie d'un soutien financier des compagnies pétrolières françaises (Elf-ep et Total).
L'objectif de la campagne Corfan était de réaliser un levé sismique détaillé de quelques édifices détritiques de petite taille identifiés le long de la marge Est-corse et de procéder à des carottages maillés permettant une étude sédimentologique fine et complète des édifices les plus récents. Mis à part quelques travaux assez anciens et souvent ponctuels, les petits appareils détritiques sous-marins situés sur la marge Est-corse avaient été assez peu étudiés jusqu'à présent. Or la taille modeste des appareils, ainsi que leur faible profondeur d'eau (900 m max) autorisent la réalisation d'études très détaillées englobant l'ensemble du système depuis la tête des canyons jusqu'aux lobes distaux. Ces études sont impossibles à mener sur les fans classiques du type Amazone beaucoup trop étendus.
La demande de campagne rédigée fin 97 prévoyait une phase d'exploration régionale avant une phase d'étude avec une maille de profils plus serrée. Ceci a aussi été amendé dans la mesure où des données sismiques régionales acquises en mai 1997 et mai 1998 avec le N/O Tethys ont permis de mieux cerner les zones à investiguer. Deux sites privilégiés avaient été identifiés, le système sous-marin détritique du Golo (au large de Bastia) et les systèmes du Fiume Orbo et du Tavignano plus au Sud (au large de Solenzara). La mission Corfan 1 s'est donc concentrée sur l'étude détaillée de ces systèmes.
La mission Corfan 1 a été réalisée avec le N/O L'Europe du 31 octobre (appareillage de Nice) au 17 novembre 1998 (débarquement à Toulon). Compte-tenu des longs transits, des conditions météo (très changeantes à cette période de l'année) et des escales, le total de jours de travail effectifs sur zone a été de 9,5 jours. Les conditions météo à cette période de l'année sont statistiquement assez mauvaises au large de la Corse. La marge orientale est cependant plus épargnée que la marge occidentale. On peut considérer que, dans ces conditions, le bilan de la mission Corfan est satisfaisant, puisqu'au total, environ 900 km de profils sismiques boomer et sparker ont été acquis sur le fan du Golo et 500 km de profils sur les fans du Fiume Orbo et du Tavignano. Enfin 12 carottes (maximum 3.5 m) ont été prélevées avant la perte accidentelle du carottier (1 carotte sur le Golo et les autres sur la partie distale du Fiume Orbo). La mission a été écourtée de 2 jours sur la fin, afin d'échapper à une grosse tempête (Force 10, creux de 6 m) centrée sur la Corse.

Cette campagne réalisée dans le Golfe du Lion a permis d'étudier à partir d'une reconnaissance par sismique très haute résolution de cartographie la zone et d'interpréter les unités post-glaciaires de la plate-forme interne Rhodanienne (paléo-vallée du Petit Rhône depuis le delta jusqu'au canyon ). Cette étude a permis, entre autres, de préciser la géométrie et la distribution spatiale des lobes récents du delta du Rhône.

Projet sismique VHR 3D (MAST3). Participation, collaboration DRO/ GM - DITI.

Dépouillement des données sismiques 3D de la campagne Rhône 3D selon l'approche classique basée sur la stratigraphie sismique (pointé sismique des mono-traces extraites, cartographie des unités identifiées) puis comparaison avec l'approche 3D menée par la DITI (traitement sismique en 3 dimensions avec élaboration de " times slices " ou " tranches temps ", plans (x,y) traversant les unités sédimentaires). Les résultats montrent que l'approche 3D THR à faible profondeur (environ 20 m) fonctionne d'un point de vue technologique, elle est parfaitement validée par l'analyse géologique classique, et elle apporte énormément de précision sur la structure interne des corps sédimentaires.

Le programme européen ENAM2 (MAST3), s'achèvera en juin 1999. Au sein de ce programme, IFREMER est responsable des tâches suivantes :

1. Reconnaissance de l'architecture de l'Eventail Profond Celtique et détermination des conditions dans lesquelles il s'est développé.

2. Étude des processus sédimentaires lors du dernier cycle glaciaire, plus particulièrement leurs liaisons avec l'évolution de la cryosphère et de l'hydrosphère, notamment l'importance des "meltwater events".

Les études relatives au premier thème (Droz et al. 1999) ont montré un développement de l'éventail en trois phases à partir du Miocène inférieur. Chacune des phases est caractérisée par une réorganisation du système d'alimentation de l'éventail. Cette évolution est en accord avec la stratigraphie des dépôts de la plate-forme externe (Bourillet et al. 1998). La phase finale au Quaternaire est caractérisée par la mise en place de la ride sédimentaire de Whittard qui pourrait être liée à l'instauration d'une calotte glaciaire sur les îles britanniques et à l'érosion intense qui a pu en résulter.
En ce qui concerne le second thème, nous avons pu mettre en évidence l'importance des délestages glaciaires avec une intercalation des dépôts de niveaux d'origine canadienne au sein de dépôts contenant des débris glaciaires d'origine européenne (Auffret et al. 1998, Grousset et al. 1998). L'apparition de débris glaciaires d'origine européenne avant le dépôt des délestages canadiens peut difficilement être considérée, à l'échelle du millénaire, comme une conséquence de la proximité des sources, mais plutôt que la déstabilisation des calottes européennes a pu précéder celle de la Laurentide.
Par ailleurs, la mise en place de dépôts gravitaires de haute énergie au niveau de l'éventail dans les conditions actuelles de haut niveau marin (Unterseh et al. 1998, Zaragosi et al. 1998) apparaît liée à l'existence d'un stock sableux de bas niveau au niveau de la rupture de pente du plateau continental. Les conditions permettant la remobilisation de ce stock, ainsi que les processus mis en œuvre lors du transport et du dépôt de ces sables sont en cours d'étude.

URM 17 (IFREMER/DRO/GM/LES-Un. Bordeaux 1/DGO- Un. Lille 1/LSG): En 1998, la réunion annuelle de l'URM s'est tenue à Lille et a rassemblé une trentaine de participants (19 présentations scientifiques). Les trois laboratoires ont participé à la campagne ITSAS du Suroît (Processus et enregistrements sédimentaires sur la marge du Golfe de Gascogne). Le fait marquant a été la décision de retenir le chantier "ZAIANGO" comme l'un des deux chantiers prioritaires de l'URM. Des chercheurs du LSG et du DGO ont donc embarqué sur les campagnes Zaiango 1 et 2, et participent au dépouillement des données.

STRATAFORM: Un congrès "euro-américain" sur les processus et enregistrements sédimentaires a été organisé en septembre 98 en Sicile, à l'initiative et avec la participation de plusieurs chercheurs de l'IFREMER.

Rassemblant une soixantaine de participants, cette réunion a permis de jeter les bases de plusieurs projets de coopération dans le domaine de l'étude des sédiments des marges, et de préparer un nouveau programme ("Eurostrataform") qui associerait des équipes américaines et européennes sur un chantier européen.

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Voir "Thème génie océanique, contribution à l'offshore pétrolier".

Les premières observations par submersible (Nautile) des volcans de boue de Méditerranée orientale ont été réalisées par une équipe scientifique franco-hollandaise (coopération entre Ifremer et le Netherlands Institute for Sea Research). Plus de 200 volcans de boue jalonnent le bassin de Méditerranée orientale. Au cours de la campagne MEDINAUT (N.O. Nadir, 17 nov. - 20 déc. 1999) sept volcans de boue ont été visités. Parmi les observations faites, les déformations du fond et les coulées de boue récentes, les émissions de fluides et le développement de faunes benthiques qui leur sont associées, indiquent un volcanisme de boue actif au sommet de la Ride méditerranéenne au sud de la Crète et dans la zone des Monts Anaximandre au sud de la Turquie. La campagne MEDINAUT a été marquée par des résultats spectaculaires telle la découverte de plusieurs lacs à saumures (eaux avec des salinités 2-3 fois plus élevées que celle de l'eau de mer) sur le sommet du volcan Napoli (photo page suivante). D'autres lacs à saumures ont été observés sur des failles au pied de volcans de boue tels les lacs Nadir (baptisés du nom du bateau qui portait le Nautile).
Les fortes teneurs en méthane mesurées dans l'eau de mer au-dessus des volcans de boue et dans les lacs à saumures, plus de 10000 fois la concentration normale de l'eau de mer, révèlent des flux très importants de méthane. Cette expulsion de méthane est, en partie, due à la dégradation des gaz hydrates sans doute présents dans la phase sédimentaire. La dégradation d'hydrates de gaz explique aussi les basses salinités des eaux interstitielles extraites des sédiments collectés sur les volcans Milano, Amsterdam, Moscou et Kazan, la présence de croûtes carbonatées, la présence de nombreux précipités et filaments bactériens ainsi que les millions de bivalves morts dans les différentes zones étudiées.

URM8 "Déformation des sédiments et circulation des fluides dans les zones de subduction",

La caractérisation géophysique des zones à hydrate de gaz a été abordée en 1997, en liaison avec le laboratoire "Lithosphère", après la collecte de données sismiques sur la marge de Nankai, au cours de la campagne Kaiko-Tokai (1996). S'appuyant sur leur analyse des données collectées au cours de cette campagne, les chercheurs de l'Ifremer associées à ceux de l' Ecole Normale Supérieure de Paris au sein de l'URM8, ont proposé la présence d'un champ d'hydrate de gaz, dont le réchauffement actuel s'accompagnerait de libération de grandes quantités de gaz. Un premier travail d'analyse des propriétés sismiques du BSR (réflectivité verticale et pseudo-AVO) a été fait (Nouzé et al, 1998) qui suggère la présence de quantités de gaz significatives (quelques pour cent de la fraction pore) sous le BSR. Des glissements de terrain ont été identifiés. Le Département a soumis, avec ses partenaires français et japonais, une demande de forage international ODP sur ces sites d'instabilité. L' objectif majeur des forages proposés est l'étude de la relation entre les mouvements de fluides le long des failles et les séismes.

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- Développement de l’EGR (JC Sibuet, H. Nouzé) : Le concept de l'Ensemble Géophysique Remorqué (EGR) découle d'une analyse des besoins pour optimiser l'exploration rationnelle des fonds océaniques. Entre l'échelle de travail des ROVs ou des submersibles et celle des travaux de surface, il manque en effet un maillon permettant d'augmenter la résolution des méthodes d'investigation de surface en se rapprochant des sources ou des objets, qu'il s'agisse des mesures de champ, de la bathymétrie, de l'imagerie acoustique, des sondages 3,5 kHz, de la sismique près du fond ou des propriétés physiques et chimiques de l'eau de mer. Cela passe par des engins remorqués près du fond et capables d’acquérir des informations sur des surfaces de l'ordre de 1000 km², voire de plusieurs milliers de km². Quelques engins de ce type existent comme le SAR (utilisé comme plate-forme de développement pour le système Pasisar et le magnétomètre 3 composantes, mais de 13 ans d'âge et vétuste), le Tobi (sonar latéral avec bathymétrie interférométrique, magnétomètre 3 composantes et transmissométrie), le Deep-Tow de la Scripps et le DSL-120 kHz. Le projet EGR est un engin novateur dans cette famille. En juillet 1998, un groupe de travail de << phase zéro>> a été mis en place, à la demande du PDG, pour définir le cahier des charges fonctionnelles d’un tel engin. Bien que ce projet soit fortement soutenu par la communauté scientifique (présentation à la Séance Spécialisée de la Société Géologique de France à Brest, 31 mars - 3 avril 1998), son financement n’est pas encore tout à fait assuré.

- Comparaison et acquisition de sismomètres de fond de mer : le projet OBH. Au cours de l’année 1998, une étude comparative a été réalisée en vue de trouver la solution la plus adaptée pour réaliser à la fois la campagne de sismique réfraction prévue dans le cadre de Zaïango en 1999 et doter l'Ifremer d'une batterie d'OBS. Après avoir analysé les différentes possibilités en Europe et aux Etats-Unis, et afin de réduire les coûts, nous avons proposé une solution hybride consistant à réaliser Zaïango avec les équipements de Geomar et à acheter à ce même institut des cylindres pressurisés (100 kF/pièce) contenant l'électronique d'acquisition, les connecteurs et un hydrophone, le reste des composants (largueurs, flottabilité) provenant de constructeurs locaux ou de stocks disponibles sur le centre de Brest. Une telle solution offre une fiabilité maximale pour le projet Zaïango et constitue l'amorce d'un partenariat européen avec nos homologues de Geomar.

L'étude des propriétés physiques et géotechniques des sédiments fins déposés sur la pente continentale et dans les bassins profonds avait conduit l'Ifremer à la réalisation d'un premier outil : le Module Géotechnique. Cet équipement utilisé couramment pour la caractérisation des fonds a été l'un des éléments essentiel pour notre participation au programmes MAST /REBECCA, ENAM et POSEIDON. La pénétration de 2 m dans le sédiment permet de mener à bien des études fines de l'interface et de la subsurface mais ne permet pas de fournir les données géotechniques nécessaires pour les études de sites et de stabilité de pente pour lesquelles on a besoin de mesures sur une profondeur de pénétration plus importante. Une nouvelle étape devait donc être franchie en profondeur de mesure.
Le développement d'un nouvel outil a donc été lancé en 1997. Développé par la DITI, le pénétromètre PENFELD est un outil autonome 6000 mètres mis en œuvre par câble de dragage, à partir d'un bateau de type Suroît capable d'enfoncer une pointe munie de différents capteurs géotechniques, dans le sédiment marin sur une profondeur de 30 mètres avec une force de fonçage de 4 tonnes. Le pénétromètre PENFELD sera capable de supporter des pointes pénétrométriques standards utilisées dans le domaine de la géotechnique et une pointe multicapteur en cours de développement en partenariat avec la société Géocéan Solmarine avec le support financier du CEPM. Cette pointe mesurera l'effort de pointe, l'effort de frottement latéral, la pression interstitielle induite, la gammadensimétrie, la température, la conductivité thermique et l'inclinaison.
Ce projet est fondé sur le savoir-faire acquis pour le développement et la mise en œuvre du Module Géotechnique existant, dont il réutilisera une partie des composants (sonde de mesures, système d'acquisition, télétransmission). La mise en œuvre opérationnelle sera assurée par l'équipe "Acquisition de Données" de DRO/GM. La pré-étude et l'étude avec dossiers de plans ont été confiées à la société Géocéan Solmarine qui développe un pénétromètre similaire 2000 mètres DS7000 non autonome mis en œuvre par câble électroporteur et piloté de la surface.
La première mission d'essai est prévue sur Le Suroît lors de la mission CARPEN en fin octobre 1999. La première mission opérationnelle sera dans le cadre de Zaïango en 2000. Ce nouveau développement devrait permettre à l'Ifremer de conserver les avantages scientifiques et technologiques du savoir-faire d'Ifremer dans un domaine en plein développement au niveau européen. Le SOC (Southampton) par exemple, essaye de développer un outil du même type (SAPPA) avec une expérience bien moindre qu'Ifremer et avec des performances inférieures (6 m de pénétration).

L'exploitation à des fins géologiques des signaux réverbérés par le fond (imagerie) a deux objectifs : d'une part produire un document cartographique représentant des signaux calibrés, et d'autre part essayer de déterminer leur nature probable. On tend donc à répondre aux besoins d'une analyse précise en lieu et place de l'exploitation empirique habituelle de la mosaïque d'imagerie.
Ce nouveau projet a été installé fin 1995, il s'agit d'un projet mixte DITI/DRO suivi par un comité qui rend un avis chaque année. Il est composé d'ingénieurs chercheurs de la DITI et d'un chercheur du laboratoire Environnements sédimentaires. Actuellement, un thésard travaille dans notre laboratoire sur les aspects physiques de la sédimentation en liaison avec un thésard de DITI qui axe sa recherche sur la caractérisation acoustique. Dans ce contexte, le Module Géotechnique est utilisé comme outil de calibration pour la caractérisation physique des sédiments ; lors d'un nouveau développement en collaboration avec le SHOM, il devrait nous permettre de réaliser des mesures acoustiques in situ.
Le premier objectif parait bien maîtrisé, il a nécessité de résoudre un ensemble de problèmes méthodologiques. Notre intervention dans cette première étape a valorisé notre expérience en traitement de données.
Il semble évident que le second objectif est très ambitieux. Il est, en effet, parfois beaucoup trop simpliste de rapporter le niveau de réflectivité à un faciès ou une lithologie: dans le cas de l'imagerie EM 12 de l'Eventail Profond Celtique, les niveaux de faible réflectivité "tâche blanche" correspondent aux dépôts sableux qui devraient présenter une forte réflectivité compte tenu de leur granulométrie. S'agissant de dépôts récents, voire très récents, nos recherches sont orientées sur l'état de consolidation des dépôts pour tenter d'expliquer ce type de réponse acoustique (Stephan Unterseh, thèse en cours) à partir de ces deux cas d'étude: la Mer Ligure et la Mer Celtique qui sont, par ailleurs, des chantiers majeurs pour le laboratoire.
Dans ce domaine nous participons aussi au programme MAST 3/ COSMOS qui a débuté en novembre 97. Il s'agit de la réalisation d'une maquette de sonar frontal. Notre participation à ce projet, dirigé par P. Cervenka de Paris VI concerne la partie caractérisation acoustique des fonds. La bathymétrie et l'imagerie nécessiteront également des traitements spécifiques, nous participerons à leur définition. Un réseau brestois s'est regroupé autour de notre projet. Ce réseau regroupe des participants de l'Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications, du SHOM, de l'Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs et des techniciens d'Armement, l'Ecole Navale.

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L’action du laboratoire Lithosphère, soutenue par la communauté nationale, a très largement contribué à la décision d’acquisition d’une nouvelle sismique multitrace. Cette action a permis : 1) de réaliser une étude de synthèse sur la situation actuelle au plan européen (inventaire des moyens disponibles, durée d’utilisation, devenir, etc) ; 2) d’identifier l’évolution des besoins des scientifiques à l’échelle nationale et internationale au cours des 5 prochaines années ; 3) d’expertiser les équipements pouvant être utilisés par l’Ifremer.
Sismique 2D <<Haute Résolution>> (H. Nouzé). Deux campagnes, Smavh et Esszai, ont eu lieu en 1998 sous la conduite d’Hervé Nouzé et Bruno Savoye, pour la mise au point de l’outil d’acquisition sismique <<Haute Résolution>>, 24 et 96 traces. La contribution du laboratoire Lithosphère a été de définir la source la plus appropriée et d’apporter les adaptations nécessaires au système de traitement.
La campagne technologique SMAVH avait pour objectif la validation de l’outil d’acquisition sismique HR 24 traces. Les essais ont montré l'apport considérable de l'utilisation de contrôleurs d'immersion pour l'acquisition de données HR de bonne qualité.
Ils ont, de plus, servi à définir les domaines d'utilisation des différentes sources testées. La mission a permis la validation de la chaîne d'acquisition sismique HR et son optimisation pour la campagne Blason. Les données acquises ont, en outre, été utilisées pour définir et tester les procédures de traitement de la sismique HR.
La campagne d’essais ESSZAI, réalisée pour préparer la campagne ZAIANGO II, a permis de définir les innovations et améliorations techniques à mettre en œuvre pour obtenir des données Haute Résolution de qualité avec le matériel de sismique lourde opéré par GENAVIR.

Ces améliorations comprenaient :

• tir à distance constante (au lieu de tir à pas de temps constant)

• dispositifs de GI et mini GI à faible immersion

• ajout d'avions pour un meilleur contrôle de l'immersion de la flûte

• enregistrement des données des capteurs d'immersion de la flûte.

Cette campagne a aussi permis le dimensionnement de la station embarquée de traitement sismique, afin de pouvoir traiter le maximum de données en mer et fournir rapidement aux scientifiques embarqués des données interprétables (ajout de mémoire vive, de disques de stockage, d’une imprimante grande largeur).

Le laboratoire Lithosphère s’est investi dans les campagnes d’essais en mer et dans la procédure de recette du nouveau gravimètre BGM-5 de Lockheed-Martin. Les premiers essais effectués à bord de la Thalassa ont mis en évidence un dysfonctionnement dans la compensation de la navigation, altérant la mesure dès lors que la trajectoire du navire s’écartait d’un profil rectiligne. L’origine de cette anomalie, qui résidait dans le principe du calcul des accélérations horizontales à partir de la navigation, a pu être corrigée et testée lors des campagnes AGUADOMAR et ESCONAUT du N/O L’Atalante. Une évaluation des performances du gravimètre, sur des trajectoires décrites par contrat (croix Nord-Sud et Est-Ouest de 5 milles parcourues chacune Aller et retour) a permis de montrer que par des vents de 20 à 30 noeuds, les écarts du BGM-5 sont de 0.4 mGal et les biais inférieurs à 0.2 mGals. Les erreurs mesurées étant inférieures aux erreurs contractuelles de 0.6 mGal, la recette du gravimètre a finalement pu être effectuée.

• AGU (American Geophysical Union)

• AMAR (Alvin Mid Atlantic Ridge)

• AMORES (Azores Mid-Oceanic Ridge Ecosystem Studies)

• BSR (Bottom Simulating Reflector)

• ENAM (European North Atlantic Margin)

• ENSPM (Ecole Nationale Supérieure des Pétroles et des Moteurs)

• EPSHOM (Etablissement Principal du Service Hydrographique et Océanographique de la Marine)

• FAMOUS (French American Mid-Oceanic Undersea Survey)

• FARA (French-American Ridge Atlantic Project)

• FIA (Flow Injection Analysis)

• ICP-MS (Induced Coupled Plasma - Mass Spectrometry)

• MAST (Marine Science and Technology)

• NPD (Norwegian Petroleum Directorate)

• ODP (Ocean Drilling Project)

• POSEIDON (pas un acronyme)

• SAR (Système Acoustique Remorqué)

• SOC (Southampton Oceanographic Centre)

• TDM (Total Disolvable Manganese)

• TOBI (Towed Ocean Bottom Instrument)

• UBO (Université de Bretagne Occidentale)

• ZAIANGO (Zaïre Angola)

• ZEE (Zone Economique Exclusive)

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