Marine Geosciences

1. Exploitation des données récoltées

   Le 15 janvier 2001, s’est achevée la série de campagnes de plongées (Zaï-ROV1, Zaï-ROV2 et BioZaïre) avec le N.O. L’Atalante et le ROV au large des côtes du Gabon, du Congo et de l’Angola. Il s’agissait des dernières campagnes du projet ZaïAngo monté et co-financé par Total-Fina-Elf et Ifremer. Elles sont venues conclure un important effort d’exploration sous-marine initiée fin 1998. Au cours des 9 campagnes ZaïAngo réalisées en 3 ans, c’est toute la panoplie des outils d’exploration océanographique française, qui aura été déployée par des profondeurs d’eau comprises entre 500 et 5000 m, dans une région de l’Océan Atlantique fort mal connue jusqu’alors. Au cours du premier trimestre 2001, l’Ifremer a beaucoup communiqué autour du projet ZaïAngo. Une conférence de presse a été organisée à Paris fin février avec la présentation des premières vidéos du fond collectées avec le ROV.

   Le projet ZaïAngo vise, grâce à la mise en commun de moyens et des savoir-faire, à améliorer les connaissances scientifiques nécessaires à l'exploration et l'exploitation pétrolière par grande profondeur d'eau.

   Après plusieurs années d’activité à la mer intense, le projet ZaïAngo a connu un changement de rythme en 2001, puisque l’essentiel de l’activité du projet a été consacré au dépouillement, à l’interprétation et à la publication de données. De nombreuses réunions TFE-Ifremer ont eu lieu tant à Brest qu’à Paris et à Pau pour discuter des différents résultats. Les premières publications importantes du projet ont commencé à sortir présageant d’un impact scientifique important du projet à moyen terme.

   Enfin, l’année 2001 aura permis aussi une réflexion prospective sur l’avenir de la collaboration avec TFE. Des projets de campagne à la mer ou d’actions concertées ont été discutés pour les années post-ZaïAngo (l’année 2002 marquera la fin contractuelle du projet)

   24 février 2001	AFP	Pétroliers et scientifiques sur la piste de l'or noir à 5000 m de fond.	Patrice Collen
   28 février 2001	Le Monde	Ifremer et TotalFinaElf suivent le cours du fleuve Zaïre jusque sous la mer.	Hervé Morin
   1 mars 2001	P'tit Loup (7/12 ans)	Record : plongée par 5000 m de fond : le Victor 6000 scrute les abysses.
   2 mars 2001	Louis Baumard	ZaïAngo : Ifremer et TotalFinaElf plongent plus profond.	Le Marin
   	Le Télégramme	Immersion-record d'un robot mis au point par l'Ifremer.
   	Libération	Record de plongée robotisée (entrefilet).	Sylvestre Huet
   	Nice Matin	Robot d'Ifremer au Congo .
   5 et 12 mars 2001	France Info	Chronique sur le pétrole profond et ZaïAngo.	Marie-Odile Monchicourt et Bruno Savoye
   7 mars 2001	Le Télégramme	L'Ifremer accompagne l'industrie dans l'offshore profond	Fabien Roux
   20 mars 2001	Ouest France	Ifremer : 3 chefs de missions brestois ont étudié la vallée sous-marine du Zaïre. Le fleuve Zaïre coule sous la mer.	Thierry Mallevaës
   21 mars 2001	Conférence grand public à l'Ifremer	L'aventure du pétrole profond.	Conférencier : Bruno Savoye
   1 mai 2001	Sciences et Vie	Avalanche sous-marine sur le vif.	Vahé Ter Minassian
   2 mai 2001	InfOcéan	Les canyons sous-marins, résultat d'avalanches.
   18/05/2001 + cycle d'un an	Mairie de Laval (22)	Enjeux et Perspectives du Pétrole Profond	Bruno Savoye
   28 août 2001 (diffusions dans les semaines suivantes)	Radio Méditerranée Internationale au Maroc	Interview sur "la nature du projet ZaïAngo, sur les vallées sous-marines et les avalanches sous-marines".	Bruno Savoye et Jean-Baptiste Letondeur

   

2. Thème turbidite du projet Zaïango

   Comme pour les autres thématiques du projet et en l’absence de nouvelle campagne à réaliser, l’équipe de projet a pu se consacrer à plein temps au dépouillement des données acquises depuis fin 1998. On trouvera ci-dessous quelques faits marquants de cette année de recherche.

   1. Etude des avalanches in situ

      Les canyons sous-marins, découverts il y a un peu plus d'un siècle, ont beaucoup intrigué les géologues. Quels processus pouvaient bien être responsables de la formation de ces gigantesques gorges sous-marines, montrant des incisions parfois supérieures à 1000 m, faisant quelques centaines de mètres à quelques kilomètres de large et parfois plusieurs centaines de kilomètres de long ? On sait aujourd’hui que ce sont pour l’essentiel les avalanches sous-marines qui créent et façonnent les canyons et les vallées sous-marines.

      Les avalanches sous-marines ne sont pas des phénomènes permanents, mais plutôt des phénomènes périodiques et de durée très courte. Très énergétiques et destructrices, capables de parcourir, en quelques heures, plusieurs centaines de kilomètres sur le fond, les avalanches sous-marines sont parmi les processus sous-marins les plus spectaculaires et les plus difficiles à étudier. La quantité de matériaux transportée au cours de chaque évènement est énorme. Il s'agit là d'un processus géologique majeur ; c'est grâce à lui que la plus grande partie du matériel érodé sur les continents et transporté jusqu'à la mer par les fleuves est finalement transférée dans les grands fonds océaniques.

       

      

      Figure 1 : exemple de coupe réalisée avec le ROV Victor le long des flancs de la vallée sous-marine du Zaïre (profondeur d’eau 4500 m, profondeur de la vallée 150 m, largeur 1500 m) pour attribuer des caractéristiques lithologiques et pétrophysiques aux faciès acoustiques identifiés sur les coupes sismiques du sous-sol.

      La dernière plongée de la mission Zaï-ROV1 était située dans le canyon du Zaïre par 2000 m de profondeur d’eau (Fig. 1). Ce fut une expérience unique. A l’arrivée sur le fond, nous étions plongés dans le noir absolu, alors que tous les projecteurs étaient allumés (l’équipe ROV a même cru un moment, que le ROV était en panne). Nous n’arrivions même pas à voir le bras ou le panier du ROV. Nous étions dans la partie basale très dense d’une avalanche sous-marine portant vers l’aval. A partir de 20 m au dessus du fond, la lueur des projecteurs a commencé à diffuser et une image rouge sang est apparue sur les écrans. Enfin à partir de 100 m au-dessus du fond, la visibilité a commencé à revenir avec un aspect " chute de neige " encore très marqué sur près de 75 mètres. Plonger au cœur d’un courant de turbidité est une expérience unique !

      Cette expérience nous a confirmé que le système Zaïre est un système actif qui connaît probablement plusieurs avalanches majeures par an. En janvier 2001 lors de la mission BioZaïre 1, une ligne de mouillage équipée de courantomètres, de turbidimètre et de pièges à sédiment a été mouillé dans l’axe de la vallée sous-marine du Zaïre par 4000 m de profondeur d’eau et à plus de 400 km de la côte. Il devait rester un an au fond, malheureusement en mars, nous avons reçu un message de la balise Argos équipant la ligne de mouillage indiquant que le système était remonté en surface. Sa récupération, après affrètement d’un navire d’opportunité, a montré que la ligne de mouillage avait été arrachée du fond lors du passage d’une avalanche très dense dans la vallée. Depuis décembre, une ligne de mouillage renforcée a été remouillée au même endroit.

      Les objectifs actuels de l'équipe d’Ifremer, qui étudie les pentes continentales sous-marines actuelles, les vallées et les avalanches sous-marines, sont avant tout de mieux comprendre les processus de déclenchement des avalanches, ainsi que les mécanismes de transport et de dépôt du matériel transporté par les avalanches. Cela passe par l'étude de sites sensibles, mais aussi, et c'est nouveau, par la reproduction en piscine d'avalanches miniatures et le développement de modèles mathématiques.

      

   2. Analyse de la morphologie de certains paléochenaux en vue de la comparaison avec l’Actuel

      A l’échelle régionale, le jeu de données ZaïAngo est unique. Il permet d’apprécier pour la première fois le système turbiditique du Zaïre dans son ensemble depuis l’embouchure du fleuve jusqu’à plus 4800 m de profondeur. Le volume de données à interpréter est très important. En 2001, l'embauche d'un contrat à durée déterminée de 5 mois a permis de combler une partie du retard accumulé depuis 1998. La vallée sous-marine actuel du Zaïre est particulière car très méandriforme dans son cours supérieur ; de l’amont vers l’aval, on observe une succession de portions très sinueuses et de portions à sinuosité modérée ; à partir de 3600 m, la sinuosité a tendance à diminuer et le chenal devient quasi rectiligne dans sa dernière partie et les levées sédimentaires associées voient leur épaisseur diminuer. L'étude morphologique du système actuel a été réalisée par Nathalie Babonneau dans son travail de thèse. Le levé réalisé lors des missions ZaïAngo 1&2 a montré que l’éventail quaternaire comporte plus de 80 systèmes chenaux/levées fossiles relativement anciens. Ces chenaux présentent des similitudes remarquables avec le chenal actuel, notamment en terme de sinuosité et d'évolution vers la linéarité vers l'aval. Ils montrent aussi des différences. Le travail réalisé par la personne en contrat à durée déterminée et encadré par l’équipe a consisté en une étude morphologique rapide de certains chenaux fossiles encore inscrits dans la morphologie actuelle (acquisition des paramètres : sinuosité, hauteur, largeur, extension des levées,…). Elle donne quelques clés pour comprendre et caractériser ce type de système.

       

   3. Avulsion

      L'étude des systèmes chenaux/levées a montré que la construction de l'Eventail du Zaïre se réalise à travers une série de migrations transversales (avulsion) et longitudinales (progradation-rétrogradation) du chenal et des dépôt-centres.

      Dans l'éventail du Zaïre, une zone d'avulsion (A21-A22) a fait l’objet d’un levé spécifique au cours de la mission ZaïAngo-SAR (Fig. 2). La majeure partie des données a été acquise avec une flûte monotrace tractée en surface et un ensemble de 6 miniGi tractés à 0,75 m de la surface pour privilégier les hautes fréquences. Ces données ont été dépouillées en 2001. Les résultats de cette étude ont été présentés à TFE les 5 et 6 novembre à Pau. Un article dans une revue internationale est en cours de rédaction.

      

      Figure 2 : carte montrant l’implantation des profils sismiques HR utilisés pour mieux comprendre le processus d’avulsion A21-A22

      

      Grâce à la couverture sismique serrée associée à une meilleure résolution, les données permettent de mieux comprendre le processus d'avulsion. Il s’agit d’un processus complexe, long et progressif : entre l'abandon de l'axe père (A21) et la naissance de l'axe fils (A22), un nombre important d'unités sismiques (unité transparente, ufa et systèmes chenaux/levées), véritables "marqueurs" de l'avulsion, se met en place. On observe de plus un fonctionnement synchrone des axes père et fils avec un relais progressif des deux axes, conduisant au transfert de l'activité vers le chenal fils (Fig. 3).

      

      Figure 3 : exemple de coupe sismique HR utilisée pour mieux comprendre le processus d’avulsion A21-A22

      Ce processus, contrairement à ce que le terme de "point" d'avulsion suggère et à ce qui a été publié sur le système turbiditique de l’Amazone, intéresse une zone géographique assez étendue (sur au moins une dizaine de km le long du chenal commun en amont du "point" initialement supposé d'avulsion). Il serait donc plus exact d'employer le terme de "zone" d'avulsion. L'ensemble des résultats acquis grâce à la sismique monotrace très haute résolution souligne tout l'intérêt d'une telle acquisition, en profils haute résolution sériés resserrés autorisant une véritable étude en pseudo-3D. Ils confirment le bien-fondé de l’approche " Chantier " privilégiée lors du montage du projet ZaïAngo (série de campagnes successives sur une même zone, partant de l’échelle générale pour aller progressivement vers l’étude de détail de zones cibles).

      De gros efforts ont été réalisés ces dernières années dans la compréhension des écoulement turbiditiques chenalisés, des processus de débordement et d'édification des levées sédimentaires. En revanche, peu de travaux ont concerné les lobes distaux, i.e. les lieux où l'on passe d'un courant chenalisé à un courant non contraint, de l'écoulement au dépôt. Il est bien évident qu'il s'agit là d'un sujet complexe, qui implique une approche à la fois géométrique, sédimentologique et hydrodynamique des dépôts. Les lobes distaux turbiditiques ne constituent pas pour l'instant des cibles pétrolières, mais ils pourraient le devenir avant une dizaine d'années, car ils peuvent présenter un rapport sable/argile intéressant.

      En ce qui concerne le Zaïre, le caractère grossier des sédiments prélevés dans la zone distale du levé a confirmé l’extraordinaire puissance de ségrégation granulométrique de ce type d'appareil turbiditique, qui, bien qu'à dominante argileuse, peut produire des accumulations de sables importantes et localisées. Pourtant, on a pu mettre en évidence que la répartition du sable est loin d’être homogène et suit des voies de répartition très caractéristique de ces zones distales (données non publiées encore). Pour valoriser au mieux les différents jeux de données acquis depuis 15 ans par l’Ifremer sur ce type d’objet, Ifremer et Total-Fina-Elf ont décidé de cofinancer une thèse sur le sujet, qui a démarré en octobre 2001.

   4. Publications et Congrès

Au cours de l’année 2001, l’équipe de projet a participé à plusieurs congrès scientifiques internationaux afin de présenter les premiers résultats des recherches menées dans le cadre du projet ZaïAngo, tout en respectant les règles de confidentialité spécifiques au projet. Trois articles majeurs ont été soumis à des revues internationales (deux acceptés, un encore à la revue). Des réunions internes au groupe de projet ou ouvertes à d’autres personnes, comme celle qui a eu lieu dans les locaux de TFE à Pau les 5-6 novembre, ont permis de discuter des différents travaux menés au sein de l’équipe. L’interprétation des terrasses découvertes dans le canyon du Zaïre (Fig. 4) a donné lieu ainsi à des réunions de travails conjointes Ifremer-TFE.