Acoustique
II-1 - Moyens utilisant l’acoustique
II-1-1 - Le sonar à balayage latéral
Le sonar à balayage latéral se compose d’un "poisson" remorqué, qui envoie vers le fond un signal acoustique par l’intermédiaire de deux émetteurs (fig. II-1). Le signal réfléchi par le fond est capté par le poisson, qui le transmet par un câble électro-porteur aux enregistreurs numérique et graphique, situés à bord du navire. Son principe repose sur la variation du coefficient de rétrodiffusion du fond. Le signal acoustique, de fréquence avoisinant 110 kHz, émis par les deux transducteurs logés dans le poisson, est renvoyé avec plus ou moins d’intensité selon les caractéristiques de nature et de forme du fond (fig. II-2).
Les enregistrements obtenus se présentent sous la forme d’images en nuances de gris (fig. II-2).
L’enregistreur graphique assure plusieurs types de correction automatique :
- correction d’obliquité des rayons acoustiques, qui dépend de l’altitude du poisson par rapport au fond ;
- correction de la compression de l’image par asservissement de la vitesse d’enregistrement à celle du navire par rapport au fond ;
- suppression du trajet des ondes dans l’eau, qui permet de juxtaposer les deux voies sur l’enregistrement graphique.
Le sonar à balayage latéral a une capacité de représentation de larges étendues : environ 1 km2 par heure en moyenne à une vitesse de navigation de 5 nœuds*. Il est adapté à la cartographie géologique des fonds marins, à l’identification des limites de faciès (type de fond) et des micro-reliefs.
Grâce à une portée latérale de 100 mètres, les enregistrements (sonogrammes) sont acquis à l’échelle 1/1 000, avec une définition de l’ordre de 1 m2 (fig. II-2).
L’analyse des sonogrammes comporte deux étapes principales :
- l’identification des différents faciès sédimentaires, en fonction de leur teinte de gris
et de leur texture sur les sonogrammes ;
- l’analyse de la morphologie fine des fonds (figures sédimentaires, discontinuités) dans chaque unité en prêtant une attention particulière à leur forme et à leur orientation.
L’assemblage des informations obtenues conduit à la réalisation d’une mosaïque d’images acoustiques, préalable à l’élaboration d’une maquette des formations superficielles (voir “Mosaïque d’images acoustiques”).
Toutefois, l’interprétation d’un sonogramme nécessite une calibration afin d’associer, à chaque niveau de gris observé sur les sonogrammes, une nature de fond. Cette calibration est réalisée par des prélèvements de sédiments (cf. § II-2) ou par des observations du fond en plongée et par caméra vidéo (cf. § II-3).
Le sonar à balayage latéral n’a par contre aucun pouvoir de pénétration, et ne donne des informations que sur la surface du fond de la mer. Pour des raisons techniques, liées à la sécurité de la navigation de navires remorquant des engins, il ne peut être utilisé que lorsque la hauteur de la tranche d’eau est supérieure à environ 10 mètres.
II-1-2 - Le sondeur multifaisceaux
Le sondeur multifaisceaux est complémentaire au sonar à balayage latéral pour la cartographie sous-marine. Il permet d’acquérir simultanément des données bathymétriques et une imagerie du fond (fig. II-2).
Le système est basé sur deux sondeurs latéraux indépendants qui émettent chacun 60 faisceaux à la fréquence de 95 kHz. Ces faisceaux forment une fauchée sur le fond perpendiculaire à l’axe du navire (fig. II-2).
Contrairement au sonar à balayage latéral pour lequel la largeur “insonifiée” sur le fond est constante, celle du sondeur multifaisceaux dépend de la profondeur d’eau ; elle correspond à six fois la profondeur.
Bien que ses enregistrements soient plus contrastés que les sonogrammes, ce type de sondeur dispense une moins bonne définition des caractéristiques morpho-sédimentaires des fonds que le sonar à balayage latéral.
II-1-3 - La sismique réflexion
La sismique réflexion permet de déterminer, dans un plan vertical, l’épaisseur et la structure des sédiments meubles ainsi que la morphologie du substratum rocheux sous-jacent (fig. II-3).
L’appareillage mis en œuvre, remorqué immédiatement au-dessous de la surface, crée une onde acoustique qui se propage de manière identique à une onde lumineuse.
En arrivant sur le fond, une partie de l’onde est réfléchie, tandis qu’une autre pénètre dans les sédiments ; le phénomène de réflexion se produit à chaque variation de la vitesse de propagation dans les différents milieux sédimentaires.
Les résultats (sismogrammes) sont obtenus à bord du navire sur un enregistreur graphique qui donne une coupe-temps des formations géologiques rencontrées (fig. II-3). L’épaisseur des niveaux est déterminée par la prise en compte d’une hypothèse de vitesse de propagation du son dans les sédiments meubles, en général de 1 600 m/s.
