Géodynamique et Géophysique

SOMMAIRE

1 - Les marges actives

2 - Les marges continentales passives

3 - LES FLUIDES ET SISMICITE

4 - EXTRAPLAC

5 - LE VOLCANISME INTRAPLAQUE ET LES DORSALES

NB: Nous utilisons de nombreux termes sur les étages géologiques. Nous vous conseillons de télécharger l'échelle des temps géologiques sur la page du wikipédia.

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L’activité du Laboratoire de Géophysique et Géodynamique (LGG) s’est essentiellement concentrée sur deux thèmes généraux : l’étude des marges continentales passives sensu lacto (sédimentation, subsidence, paléogéographie, structure et morphologie, genèse) et les marges actives (investigation régionale, aléa sismique, intervention rapide et conjoncturelle).
A ces travaux s’ajoutent les veilles scientifiques l’étude des dorsales, des points chauds et de la déformation intraplaque, les hydrates de gaz, les fluides et le programme EXTRAPLAC.
Les membres du LGG ont aussi activement participé aux programmes ressources minérales, études de fluides, observatoires fond de mer, etc...

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1 - Les marges actives

Sismique Profonde et Investigations Régionales en Algérie - le Projet SPIRAL

Du 25 septembre au 11 novembre 2009 a eu lieu la campagne SPIRAL (Sismique Profonde et Investigation Régionale du Nord de l’Algérie) du N/O L’Atalante. Cette campagne représente le volet marin d’une opération conduite à terre et en mer, dans le cadre d’un programme partenarial franco-algérien exemplaire, engagé pour une durée de 4 ans par : la Sonatrach, le CRAAG (Centre de Recherche Astronomique, Astrophysique et Géophysique) et la DG-RSDT (Direction Générale de la Recherche Scientifique et du Développement Technologique du Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique), représentants la partie algérienne ; et : l’Ifremer, le CNRS, l’UBO, l’IRD (Institut de Recherche pour le Développement) et l’Université de Nice Sophia-Antipolis, représentants la partie française.

Le nord de l’Algérie est une zone de déformation diffuse, liée à la convergence entre l’Afrique et l’Europe en Méditerranée occidentale. Elle représente aussi un type relativement rare, de marge en évolution entre la cessation d’une subduction et la naissance probable d’une autre subduction par inversion de vergence. Pendant la campagne, un important jeu de données de sismique grand-angle et multitrace a été acquis le long de la marge. Des stations sismiques terrestres placées dans la continuité de chaque profil OBS ont également enregistré les tirs effectués en mer lors de l’acquisition grand-angle afin d’assurer le continuum Terre-Mer.

Le programme SPIRAL revêt un double intérêt : pour la définition des potentiels pétroliers de la marge algérienne et pour l’évaluation de l’aléa sismique du nord de l’Algérie, siège d’une forte sismicité. C’est aussi, pour la première fois, un programme de recherche scientifique co-financé à parts égales et associant, des chercheurs et des scientifiques algériens et français de haut niveau. Le volet formation représente donc une composante essentielle, qui donnera lieu à dix thèses.

Les pointillés noirs indiquent la position relative du toit de la croûte et les pointillés blancs celle du Moho. La croûte s’amincit en direction du bassin, d’environ 15 km d’épaisseur au niveau de la marge à ~5-6 km dans le domaine océanique. La position relative du toit de la croûte au niveau de la marge évoque une géométrie en blocs basculés au niveau du banc de Khayr-al-Din. Le manteau le long du profil est marqué par des vitesses dites « normales » de 8-8,2 km/s environ, ce qui indiquerait l’absence de serpentinisation ou de sous-plaquage. La zone de transition entre les domaines océanique et continental s’étend sur une largeur d’environ 20 à 30 km.

Tectonique active et aléa sismique à Taïwan : ANR ACTS-TAIWAN (Active Tectonics and Seismic Hazard in Taiwan)

L’île de Taïwan est extrêment sismique, située dans une zone de collision active, entre un arc volcanique et une plaque continentale. Poursuivant la collaboration scientifique initiée par Jean-Claude Sibuet dans les années 1990, le LGG a participé au programme américano-taïwanais « TAIGER » ainsi qu’au programme ANR-ACTS visant à caractériser la sismicité et l’aléa sismique dans la région. Pendant la campagne ACTS, 24 OBS de l’Ifremer ont été déployés par le R/V Yu-Ying 2 sur un profil qui passe sur tout le système fosse-arc-bassin arrière-arc, du bassin de Okinawa passant par l’arc des Ryukyus jusqu’à la plaque des Philippines. Les données de sismique grand-angle ont été enregistrées par les OBS et un profil de sismique multitrace a été acquis conjointement à bord du R/V Marcus Langseth aux moyens d’une flûte sismique de 6 km de longueur et une source sismique de 4 300 cu3.

Les résultats préliminaires d'une inversion tomographique de 21 091 pointés de temps de trajets le long de ce profil permettent d'imager les structures crustales jusqu'à une profondeur de 25 km. La croûte de la plaque des Philippines en subduction est caractérisée par une épaisseur d'environ 5-6 km en-dessous d'une couche sédimentaire d'un épaisseur de 2-3 km. Au niveau de la fosse, la couche des sédiments s'épaissit jusqu'à atteindre une épaisseur maximale de 7 km. Dans le bassin d'Okinawa l'épaisseur des sédiments est réduit à seulement 2-4 km. Une zone de vitesses sismiques anomale est imagée au niveau de la fosse jusqu'à une profondeur de 13 km. La profondeur du Moho n'est pas bien contrainte, mais pourrait atteindre 25-30 km en-dessous de l'Arc des Ryukyus.

 
 

Histoire tectonique des rides de Barracuda et de Tiburon, à l'Est du prisme de la Barbade

L’analyse des données géophysiques acquises en janvier 2007 (mission Antiplac) sur le N/O L’Atalante (programme EXTRAPLAC), nous a permis de proposer un modèle d’évolution tectono-sédimentaire de la région située au front du prisme d’accrétion de la Barbade, à la limite Est de la plaque Caraïbe, incluant les rides de Barracuda et de Tiburon. Des dépôts turbiditiques terrigènes provenant du continent Sud-Américain (Orénoque et Amazone principalement) sont présents depuis le Paléogène couvrant l’ensemble de la zone d’étude jusqu’au nord de la ride de Barracuda. Ces sédiments sont transportés sur une très grande distance (environ 1 000 km). Alors que ces séquences turbiditiques sont plus fines au nord de la ride de Tiburon au Néogène, l’alternance des dépôts pélagiques et turbiditiques forme un dépôt-centre entre les deux rides ainsi que dans la fosse de Barracuda.

Deux corps lenticulaires atteignant une épaisseur maximale de 800 mètres et couvrant une surface de plus de 20 000 km2 ont été observés. Même si leurs sources restent mal connues, l’âge de ces corps coïncide avec la dernière phase de déformation affectant la région. Le socle océanique s’est accrété au niveau de la dorsale océanique à la fin du Campanien puis a été recouvert totalement par les sédiments à la fin du Paléogène. C’est seulement plus tard que les rides de Tiburon et de Barracuda se sont soulevées, respectivement pendant le Miocène Moyen à Supérieur et le début du Pléistocène (migration de la déformation vers le Nord pendant le Cénozoïque), résultat d’un contexte géodynamique complexe lié à la fois au mouvement transgressif entre l’Amérique du Nord et l’Amérique du Sud, mais aussi au passage de ces plaques en subduction sous la plaque Caraïbes.

Intervention rapide : enregistrement des répliques des séismes du 12/01/2010 à Haïti et du 27/02/2010 au Chili.

Les répliques des grands séismes apportent des éléments de connaissance irremplaçables sur les processus d’accumulation, puis de relaxation, des contraintes mis en jeu. Le nombre de répliques décroît avec le temps et nous savons que celles des premières semaines apportent l’information la plus critique. Or, souvent ces répliques ne sont pas enregistrées, en l’absence de stations sismologiques dans la région. D’où l’importance de l’intervention rapide post séisme, au moyen d’OBS déployés au voisinage de la faille.

Les répliques de deux grands séismes, à Haïti (12/01/2010) et au Chili (27/02/2010), ont été enregistrées sur des réseaux d’OBS de l’Ifremer, pendant plusieurs semaines. Les premiers résultats de localisation des répliques du séisme de Haïti, indiquent que la rupture s’est produite sur la surface de la plaque océanique sur-épaissie des Caraïbes, qui est en collision oblique avec le prisme sédimentaire de la ceinture trans-haïtienne. La localisation de 55 répliques du séisme du Chili montre que la taille de la zone bloquée est d’environ 150 km.

2 - Les marges continentales passives

Projet SanBa (Santos Basin)

Le projet SanBa s’inscrit dans un vaste programme de collaboration entre l’Ifremer, Petrobras, les universités brésiliennes et l’université de Lisbonne, d’étude des marges du Brésil et de leurs homologues africaines.

L’objectif spécifique du projet SanBa était de réaliser une coupe complète du bassin de Santos, afin d’imager sa structure profonde. Pour ce faire, des données de sismique réflexion multitraces ainsi que des données de sismique réfraction ont été acquises lors de la campagne SanBa du N/O L’Atalante, du 13 décembre 2010 au 30 janvier 2011. Outre les moyens de Genavir, les OBS de l’Ifremer et de l’IUEM (UMR 6538) ont été mis en œuvre, ainsi que des stations à terre des universités de Brasilia et de Lisbonne.

Le bassin de Santos (700 km de large), localisé sur la marge sud brésilienne, au large de Rio de Janeiro, est depuis 2006, le lieu de grandes découvertes de pétrole profond (comme par exemple les champs de Tupi, Jupiter, etc). Bien que de nombreuses études aient été effectuées depuis les années 1970, l’histoire thermique et tectonique des marges passives, et en particulier, du fait de sa complexité, celle du bassin de Santos, demeure largement incomprise.

Le bassin de Santos forme avec sa marge homologue, le bassin de Namibe, un système très asymétrique, qui place la zone de rupture très proche du continent Africain. Exceptée cette asymétrie, les profils restitués dans leur position initiale, avant la première croûte océanique, au crétacé supérieur (limite Aptien-Albien : 112 Ma), présentent les mêmes caractéristiques que le système Angola-Esperito-Santo, localisé un peu plus au Nord (Moulin et al., 2005 ; Aslanian et al., 2009). Cette asymétrie semble liée à un contexte géodynamique particulier, d’ouverture de l’océan Atlantique Sud (Moulin et al, 2010 ; Aslanian & Moulin, 2010 ; Moulin & Aslanian, 2010b ; Moulin et al., soumis). L’objectif était donc de : 1) déterminer la nature de la croûte le long du bassin et de tester les différentes hypothèses de genèse ; 2) de tester les hypothèses concernant la présence d’un rift avorté sous le bassin et la validité de notre modèle géodynamique.

 

La structure profonde de la marge continentale du Mozambique

La campagne Mobamasis (MOzambique BAsin Marine SeIsmic Survey) résulte d'une coopération entre l'Ifremer, le BGR (Bundesanstalt fuer Geowissenschaften und Rohstoffe), L'AWI (Alfred-Wegener Institut) et l'Université de Lisbonne. L'objectif de cette mission était d'étudier conjointement la structuration de la marge continentale passive Sud-Est Africaine et la naissance de l'océan du bassin du Mozambique. Pendant la campagne en 2007 deux grands profils de sismique grand-angle ont été acquis à bord du Marion Dufresne 2 en utilisant 35 OBS de l'Ifremer et le système de sismique multi-traces du BGR. La modélisation des deux profils sismique grande-angle montre un amincissement rapide de la croûte continentale sur une zone de seulement 150 km. La zone de transition est caractérisé par des vitesses sismiques relativement haut et la croûte océanique au sud-est de la zone est de l'ordre de 5 km, plus mince que de la croûte océanique normal (Thèse de Volker Leinweber ; Leinweber et al., accepté).

Etude de la crise Messinienne (Golfe du Lion et Bassin de Valence)

L’assèchement de la Méditerranée au Messinien représente une crise sédimentologique, hydrologique, biologique unique dans l’histoire de la Terre. Cette crise «catastrophique», qui correspond à une baisse du niveau de la mer d’environ 1 500 m, accompagnée d’une érosion gigantesque sur le continent et le plateau continental, affecte l’ensemble de la Méditerranée et a des conséquences importantes sur le paléoclimat. Près de 3 000 m d’évaporites ont été déposés en moins de 500 000 ans. D’autre part, la remise en eau de la Méditerranée à la fin du Messinien est usuellement décrite comme très brutale.

Ainsi, la crise Messinienne et la remise en eau qui s’en est suivie, ont profondément affecté la physiographie, la morphologie, la sédimentation et la subsidence des bassins méditerranéens à la fin du Miocène. Les données industrielles récupérées dans le Golfe du Lion et le bassin de Valence nous ont permis de cartographier et de décrire cette surface.

Dans chacun de ces deux bassins, la remise en eau au Zancléen s’effectue en deux phases, de vitesses très différentes, qui produisent deux types de morphologie érosive (Bache et al., 2009 ; Garcia et al., accepté, Bache et al., soumis) a contrario de ce qui a été récemment proposé (Garcia-Castellanos et al., Nature 2009). L’amplitude de ces deux phases successives est évaluée à 500 m pour la première remontée, lente, et 600 à 900 m pour la seconde remontée, plus rapide.

Simulations stratigraphiques des dépôts Plio-Pléistocènes du Bassin Liguro-Provençal - Etude de la subsidence.

L’un des problèmes en sédimentologie est de déterminer l’importance relative des différents facteurs qui agissent sur l’organisation sédimentaire, notamment les facteurs climatiques et tectoniques. Dans le cas du bassin Liguro-Provençal au Plio-Pleistocène, nous avons reconstitué la géométries des séries sédimentaires plio-pléistocènes, c’est-à-dire depuis la fin de l’événement messinien, à l’aide du modèle stratigraphique diffusif multilithologique Dionisos. Les surfaces stratigraphiques majeures ont été repérées et cartographiées grâce à la sismique, depuis la plate-forme jusque dans le bassin profond. Le calcul des épaisseurs sédimentaires ainsi que la lecture de l’évolution dans le temps des quantités de sédiments déposés sont alors rendus possibles. L’évolution quantitative de ces dépôts est régie par le climat (agissant sur les flux sédimentaires) et la tectonique du bassin, notamment la subsidence (affaissement de la marge), qui permet ou non le dépôt en créant l’espace nécessaire à la sédimentation.

Sur la plate-forme, les premières simulations stratigraphiques montrent qu’une subsidence constante d’environ 250 m/Ma au Plio-Pleistocène permet de restituer les géométries sédimentaires observées sur la sismique.

A cette échelle de temps, elles ont également permis de remettre en question la validité de la courbe eustatique de 3ème ordre de Haq et al., 1988(2). Une courbe d’ordre supérieur, issue des variations de d18O semble préférable : elle permet une meilleure restitution des géométries de nos réflecteurs sismiques.

L’évolution des flux sédimentaires montre, quant à elle, une augmentation significative autour de 3,8 Ma, témoignant des premiers signes de refroidissement et de la chute majeure du niveau marin TB3.4-3.5 décrite par Haq et al., 1988.

 Notre étude se poursuit aujourd’hui à l’échelle de la totalité du bassin, afin d’avoir une vision plus large des flux sédimentaires, de la subsidence de la marge et des réajustements isostatiques éventuels liés à l’événement Messinien.

 

Le forage GOLD (Gulf Of Lions Drilling project)

Nos travaux en Méditerranée et l’élargissement thématique vers le Messinien, la formation des marges et les études de géomicrobiologie nous ont amené à identifier le Golfe du Lion comme un laboratoire unique pour l’étude des interactions entre processus profonds (géodynamique, tectonique, subsidence, isostasie) et des processus plus superficiels (comportement des rivières, flux sédimentaires, impact des changements climatiques,…) ce qui nous a conduit à lancer le projet GOLD de forage IODP ultra-profond dans le Golfe du Lion en pied de pente. Mené par l’IUEM, ce projet combine intérêts scientifiques pluri- et intra-disciplinaires et défis technologiques (forage sous un km de sel).

La position du forage est définie dans une zone restreinte où la colonne sédimentaire est complète, non déformée et sans érosion et hiatus majeurs. Le forage est localisé suffisamment loin de la plate-forme et de la pente pour être préservé de l’extraodinaire érosion liée à l’évènement messinien et aussi suffisamment loin des failles et diapirs liés au sel pour éviter toute déformation majeure. À cette position nous avons donc, préservés, par 7,7 km de sédiments, l’enregistrement complet et très haute résolution des derniers 30 Ma de l’histoire de la terre et de la Méditerranée.

La présence du sel, impose, en contrepartie l’utilisation d’un navire foreur équipé d’un BOP (Blow Out Preventor). Dans le monde académique, seul le Chikyu, navire foreur japonais est capable de réaliser un tel forage.

Les enjeux du projet de forage s’articulent autour de 4 thèmes :

  1. Géodynamique, thermicité et formation des marges
  2. Paléoenvironnements, Changements Climatiques et Evénements
  3. Biosphère souterraine et limites de la vie : jusqu’à quelle profondeur trouve-t-on la vie ?
  4. Ressources énergétiques : potentiel en hydrocarbures sous le sel ?

La présentation et la promotion du forage en 2009 et 2010 nous a conduits à participer et à présenter le projet lors de nombreux congrès et réunions.

  • journées franco-japonaise au 3rd Annual Symposium of the French-Japanese « Frontier of Science », JFFos 24-26 January 2009, Shonan Village, Kanagawa, Japan (Rabineau & Alsanian) ;
  • réunion spécifique organisée par l’IUEM et IFREMER, à Brest les 3-4-5 mars 2009 rassemblant plus de 30 chercheurs internationaux;
  • EGU à Vienne en 2009, 2010 (Rabineau, Aslanian, Gorini, Alain) ;
  • AGU, San Francisco 2009 (Rabineau, Gorini) ;
  • AAPG, Rueil Malmaison 2009 et New Orleans 2010
  • Réunion de lancement du programme Termex en juin 2010 (Rabineau, Aslanian, Gorini, Alain) ;
  • workshop international Magellan de Banyuls-sur-Mer (financement ESF-Edrome-CNRS-Insu-ActionsMarges, 70 k€) organisé les 19-20-21 octobre 2010, rassemblant 62 chercheurs internationaux en présence de 4 compagnies pétrolières : TOTAL, PETROBRAS, STATOIL, SONATRACH, MELROSE. A l’issue de cette réunion et afin d’ouvrir le projet à la communauté internationale, trois leaders internationaux ont ainsi été choisis pour porter le projet : Marina Rabineau (France), Junichiro Kuroda (Japan) and Andre Droxler (USA).
  • Janvier 2011 : présentation du projet à Tokyo auprès des ingénieurs du CDEX-Jamstec et une visite du navire foreur Chikyu.

Notre objectif est d’organiser une réunion de rédaction du projet en août à Tokyo pour une soumission à IODP le 1er octobre 2011 (ou 1er avril 2012).

Enfin, un projet EQUIPEX a été déposé en septembre 2010. Celui-ci n’a pas été retenu dans la première vague de projet mais l’évaluation de l’ANR (Programme Investissements d’Avenir, Action Equipements d’excellenc) nous permet d’envisager la re-soumission en 2011, avec les aménagements et compléments requis.
 

3 - LES FLUIDES ET SISMICITÉ

La question du couplage entre fluides et déformation en milieu sous-marin, un sujet de recherche de première importance pour un grand nombre d’applications, notamment dans le domaine des risques naturels (séismes, glissements de terrain) et industriels (stabilité des plateformes de forage en mer, par exemple). Or, la sismicité sous-marine diffère de la sismicité terrestre en raison notamment de la vigueur des circulations de fluides dans les failles actives ; son approche diffère également, en raison des difficultés d’observation, à petite comme à grande échelle (tranche d’eau, éloignement ou inadéquation des réseaux terrestres, etc). Les efforts du département Géosciences Marines au cours des années 2009-2010 ont donc porté sur un double front : 1) le développement d’outils (contribution au programme ESONET) ; 2) application au chantier Marmara. 

Les observatoires sous-marins / le réseau d’excellence ESONET

Le réseau d’excellence ESONET (European Seafloor Observatory Network), coordonné par l’Ifremer, vise à préparer la mise en œuvre d’observatoires fond de mer pluridisciplinaires sur 12 sites en Europe. Sur ces 12 sites, la participation française porte principalement sur 3 sites avec des perspectives spécifiques centrées sur le risque sismique pour le site de Marmara, sur les flux hydrothermaux et le volcanisme pour celui des Açores (chantier MoMAR4) et sur les instabilités de pente et les flux sédimentaires et biogéochimiques pour celui de la mer Ligure. Le département des Géosciences Marines de l’Ifremer a contribué à promouvoir ESONET, notamment pour les sites de Marmara et de Mer Ligure.

Le chantier Marmara

La région d’Istanbul, peuplée de plus de 12 millions d’habitants, est fortement exposée au risque sismique, du fait de la proximité de la Faille Nord Anatolienne en Mer de Marmara. C’est aussi une zone privilégiée pour étudier les relations entre fluides et sismicité en domaine sous-marin.

Les travaux effectués en 2009 et 2010 montrent que les gas prélevés en 2007 (lors de la campagne Marnaut) dans la partie ouest au voisinage de la faille ont une origine thermogénique, profonde, qui s’apparente à celle des gaz des réservoirs (en cours d’exploitation) du Bassin de Thrace. Les fluides remontant par la faille à la surface des sédiments proviennent donc de niveaux profonds, proche de la partie supérieure de la zone sismogène. Ces résultats posent des questions fondamentales concernant les relations entre la zone sismogène et les sédiments de surface : quelle est la réponse des fluides interstitiels à la mise en charge de la faille ? Qu'est ce qui fait sortir le gaz et entrer l'eau après un séisme ? Dans quelles conditions et d’après quels processus pourrait-il y avoir des sorties de fluides ou de gaz avant un séisme ? Existe-t-il des signaux précurseurs détectables au cours de ce cycle ? Et si oui, dans quelles conditions, et suivant quels processus ?

Pour répondre à ces questions, la Mer de Marmara a été identifiée comme une zone prioritaire pour l’implantation d’observatoires permanents multi-paramètres, visant à surveiller conjointement la sismicité mais également les propriétés physiques et chimiques des fluides interstitiels. Dans ce contexte, ESONET a financé la mission de démonstration MARMARA-DM, coordonnée par Ifremer et regroupant l’Université Technique d’Istanbul, le Dokuz Eyul Universitesi d’Izmir, le CEREGE (CNRS/INSU, Université Aix-Marseille III, Collège de France), l’INGV et ISMAR (CNR, Université de Bologne). Les années 2008 à 2010 ont été consacrées à la réalisation des délivrables (http://www.esonet.marmara-dm.itu.edu.tr/) et à la valorisation des résultats obtenus. En tout, 6 campagnes ont été réalisées en 2009 et 2010, donc 2 par l’Ifremer avec Le Suroit (campagnes Marmesonet, Legs 1 et 2), dans le double but : i) d’étudier les relations entre la sismicité et les manifestations d’expulsion de fluides observées le long du trajet des failles en Mer de Marmara ; ii) de réaliser des études de site et des tests préalables à l’implantation d’observatoires sous-marins permanents pluri-disciplinaires en Mer de Marmara dans le cadre du Réseau d’Excellence ESONET (European Seafloor Observatory Network). cf rapport final: http://archimer.ifremer.fr/doc/00032/14324/11605.pdf

Les actions réalisées au cours du Leg I de Marmesonet (du 4 au 25 novembre 2009) sont : i) la détection systématique des sorties de fluides par EM302 ; ii) la couverture micro-bathymétrie des sites à l’aide de l’AUV Asterx et iii) l’installation d’une station de détection acoustique des bulles (BOB).

Au cours du Leg II (28 novembre-14 décembre 2009), une étude de site a été réalisée au moyen de sismique HR 3D, sur un des lieux pressentis pour l’implantation d’un observatoire, dans le but d’imager les conduits empruntés par les fluides jusqu’à la surface des sédiments. Un volcan de boue situé à moins de 600 m de la faille a été découvert et imagé en 3D à l’aplomb du site où affleurent des hydracarbures, montrant clairement que des conduits existent entre les réservoirs d’hydrocarbures et la surface.

Sorties de fluides en fond de mer: Etendre notre champ d’observations via l’acoustique

Jusqu’à très récemment, l’acoustique en géosciences marines était essentiellement utilisée pour les levés bathymétriques et les cartes de rétrodiffusion du fond, ainsi que pour imager les séquences sédimentaires. Peu d’attention était en effet portée à la colonne d’eau. Les sonars latéraux et les sondeurs monofaisceau dits de pêche permettaient et permettent toutefois de détecter des épanchements fluides émis dans la colonne d’eau, mais ces outils sont peu efficaces pour couvrir de larges surfaces. L’imagerie acoustique de la colonne d’eau a grandement bénéficié des études préalablement conduites notamment dans le cadre de l’exploration des marges continentales (chantiers Ifremer des programmes MEDIFLUX, HERMES en Méditerranée Orientale par exemple). Les dernières avancées technologiques et informatiques rendent à présent possible l’acquisition de données au sein de la colonne d’eau par des sondeurs multifaisceaux. Il est ainsi possible de visualiser en 3D la totalité de la colonne d’eau, et ce, sur de larges volumes.

Un sondeur multifaisceaux (Simrad EM302, 27-33 kHz) monté sur la coque d’un navire (N/O Le Suroît) a été mis en œuvre lors de la campagne MARMESONET (Leg 1) en novembre 2009 afin de cartographier la distribution des émissions de fluides en mer de Marmara. La visualisation 3D des panaches gazeux a été réalisée grâce à des techniques traditionnellement utilisées en halieutique pour la détection acoustique de bancs de poissons. Différents logiciels Ifremer sont ainsi développés et adaptés: Sonarscope et Movies3D. Les travaux réalisés ont été mis à profit pour d’autres campagnes, dont FUTUNA-2 démontrent qu’il est à présent possible 1) d’enregistrer simultanément des données bathymétriques, de rétrodiffusion du fond et de la colonne d’eau et 2) de comptabiliser et de localiser avec précision les sources d’éventuelles des sorties de fluides sur le fond de la mer. Ces avancées ouvrent de nouvelles perspectives dans le domaine de l’observation des émissions de gaz à l’échelle des océans.

EXTRAPLAC

D’après l’article 76 de la Convention des Nations Unies sur le droit de la Mer (Montego Bay, 1982), les pays possédant une façade maritime et respectant un certain nombre de critères ont la possibilité de demander l’extension de leur plateau continental au-delà des 200 milles à partir des lignes de base (et jusqu’à 350 milles).

Au plan national, la décision de mettre sur pied un programme d’extension a été prise lors du Comité interministériel de la Mer le 1er avril 1998 et l’articulation des travaux précisés en 2002 sous le nom de programme EXTRAPLAC (EXTension RAisonnée du PLAteau Continental).

Pour la France, la date butoir de remise des dossiers à la Commission des Limites du Plateau Continental (CLPC) de l’ONU était fixée au 13 mai 2009. Au delà de cette date, les travaux dans le cadre du Programme Extraplac se sont poursuivis, que ce soit pour participer à la défense des dossiers auprès de la CLPC, ou pour travailler sur les cas particuliers pour lesquels la France a déposé des informations préliminaires permettant un dépôt ultérieur.

Dossiers conclus en 2009

Golfe de Gascogne

Ce dossier, réalisé en commun avec l'Irlande, le Royaume Uni et l'Espagne, a été déposé en mai 2006. Après un certain nombre de réunions d'échange entre la délégation quadripartite et la sous-Commission, dont la dernière a eu lieu en août 2008, les conclusions de la sous-commission ont été présentées à la Commission le 23 mars 2009. Les 4 pays ont ensuite eu l’opportunité d’exprimer leur point de vue lors d'une présentation devant la Commission en séance plénière. Une réunion à Dublin, en février 2009 a permis d’arrêter les grandes lignes de cette présentation, qui a été finalisée pendant plusieurs réunions de travail à New York. Suite à la présentation, la commission a accepté le 24 mars 2009 les recommandations telles que proposées par la sous-commission. Le résumé des recommandations est en ligne sur le site de la CLCS.

Guyane et Nouvelle Calédonie

Le dossier Guyane et Nouvelle-Calédonie a été présenté en session plénière de la CLPC, fin août 2007. Du fait de la position de la République de Vanuatu vis-à-vis des îlots de Matthew et Hunter, la France a demandé à la CLPC de ne pas étudier, pour l’instant, la partie de la demande concernant le sud-est de la Nouvelle-Calédonie. Pendant la réunion de mars 2009, la sous-commission a présenté ses conclusions préliminaires, qui, en ce qui concernait la Guyane, n’étaient que partielles et auraient obligé la France à refaire une demande ultérieure pour la partie est de son plateau. La délégation française, en s’appuyant sur les textes officiels, a refusé la proposition de la sous-commission et a demandé à celle-ci de préciser, avant la mi-mai, par écrit ses réserves scientifiques pour la partie est du plateau continental au large de la Guyane. Malgré la réception tardive des observations, par lettre datée du 17 juillet 2009, la France a accepté de participer à la séance de travail avec la sous-commission en août 2009. Cette session a permis de définir une nouvelle position d’un pied de talus, acceptable par la sous-commission. La sous-commission a ensuite présenté ses recommandations préliminaires à la Commission et la France a présenté son opinion en session plénière. La France a ainsi souligné qu’elle avait été contrainte d’accepter la position de la sous-commission, mais que sa proposition initiale d’extension était tout autant valable. La présentation a été très bien reçue par la Commission, qui a de suite accepté, le 2 septembre 2009, les recommandations définitives. Le résumé des recommandations est en ligne sur le site de la CLCS.

Dossiers en cours d'examen

Antilles et Kerguelen

Le dossier Antilles et Kerguelen a été déposé auprès des Nations Unies en février 2009, trois mois avant la date limite officielle. Ce dépôt anticipé a rendu possible un début d'examen du dossier courant 2010.

Une délégation française a présenté, le 13 avril 2010, à la CLPC réunie en formation plénière à New York à l’occasion de sa 25ème session, la demande de la France d’une extension de son plateau continental au large des Kerguelen et des Antilles. La CLPC était quasiment au complet puisqu’on pouvait compter 19 membres présents sur un total de 21.

La demande française d’extension est construite sur les données acquises lors de campagnes scientifiques spécifiques consacrées aux deux zones, les campagnes Kergueplac entre 2004 et 2008 avec le Marion Dufresne, et la campagne Antiplac en 2007 conduite à bord de l’Atalante.

S’agissant des Kerguelen, la limite extérieure du plateau continental prend appui, au sud-est de la zone, sur la délimitation entre la France et l’Australie par l’accord de 1982, notamment sur le point validé par la CLPC dans sa recommandation d’avril 2008 pour l’extension de l’Australie. En ce qui concerne les Antilles, la délégation a pu informer la CLPC de l’entrée en vigueur, en janvier 2010, de l’accord entre la Barbade et la France relatif à la délimitation des espaces maritimes sous juridiction nationale, et que cet accord a prévu les modalités de la délimitation des extensions respectives si les plateaux devaient se chevaucher.

A la fin de la présentation, le commissaire argentin a souhaité connaître la position française pour ce qui est du plateau continental en Antarctique. La délégation française a rappelé la position de la France exprimée dans une note verbale, en date de février 2009 adressée par la mission permanente au secrétariat des Nations Unies, au moment du dépôt de notre demande d’extension pour les Kerguelen et les Antilles, et traitant de cette question.

Une fois la demande présentée, la CLPC, dans sa session de août 2010, a constitué une sous-commission de sept membres pour son instruction. Celle-ci devrait commencer en novembre 2010, et les interactions avec la délégation française ne débuteront qu'en mars 2011.

Campagnes à la mer

MD176 – Discovery Ridge 2010 CROZETPLAC

La demande conjointe de plateau continental de l’Afrique du Sud et de la France pour la région concernant les îles Prince Edouard et l’Archipel de Crozet a été déposée à la Commission des Limites du Plateau continental de l’ONU le 6 mai 2009. Le document comportait une note dans laquelle les deux Etats réservaient leurs droits pour faire une demande concernant d’autres régions et étudiaient la possibilité d’un prolongement naturel le long de la Ride de Discovery au Nord.

La campagne MD176 Discovery Ridge – CROZETPLAC (Marion Dufresne, 21 février – 16 mars 2010) a été conçue pour acquérir des données bathymétriques et géophysiques dans le but de renforcer l’argumentation concernant le prolongement naturel le long de la Ride de Discovery et de préciser la position de l’isobathe 2500 m qui permet la construction de la ligne de contrainte située 100 NM plus au large. L’autre objectif de la campagne était d’acquérir des données multifaisceau le long de profils positionnés dans le quadrant NE des îles Crozet pour renforcer la position de la base du talus et des pieds de talus déjà inclus dans la demande conjointe initiale.

La campagne a eu lieu sur le NO Marion Dufresne, affrété par l’Institut polaire français Paul-Emile Victor (IPEV). L’équipe scientifique était composée d’experts de l’IPEV, de l’Ifremer, du Shom et de la South African Petroleum Agency. Le jeu de données est constitué principalement de données du sondeur multifaisceau, ainsi que de gravimétrie, de magnétisme et de sondeur de sédiments 3.5 kHz.

La partie de la campagne dédiée à l'acquisition sur la ride de Discovery a débuté le 26 février et s’est terminée le 5 mars 2010. Le bateau a ensuite transité à travers la ride SW indienne et la ride de Del Cano jusqu’à la zone au NE de Crozet pour la période du 7 au 11 mars.

WALLISPLAC

Au début de l'année, il n’était pas encore question que le N/O L'Atalante fasse une campagne océanographique au large de Wallis et Futuna en septembre 2010. Ce n'est qu’à partir du moment où il était certain que L'Atalante serait présent dans la région pour d'autres activités, que la décision a été prise de monter une campagne d'acquisition de 11 jours sur zone, au nord de l'île de Wallis. Le but était de compléter le dossier de demande d'extension du plateau continental présenté en 2009 à l'ONU en tant que dossier d'Informations Préliminaires. Cette campagne a été rendue possible par un support financier supplémentaire spécifique du ministère de l'Écologie, de l'Énergie, du Développement durable et de la Mer (Direction Générale Energie et Climat, Direction Energie, sous direction de la sécurité d'approvisionnement et des nouveaux produits énergétiques).

La campagne WALLISPLAC (26 septembre – 10 octobre 2010 à bord du N.O. L’Atalante) représente la seizième campagne menée dans le cadre d’EXTRAPLAC. Elle a réalisé un levé de bathymétrie multifaisceau et géophysique (gravimétrie, magnétisme, sondeur de sédiments) dans la limite des ZEE de Wallis et Futuna, de Tokelau et de Tuvalu, principalement le long de la Ride de Robbie.

Deux scientifiques de Tuvalu étaient embarqués, ainsi qu'une représentante de l'organisme de géosciences dans le Pacifique sud-ouest, SOPAC. La participation d'un représentant de Tokelau ou de la Nouvelle-Zélande a été sollicitée, mais, à cause d’un manque de budget, aucune personne n’a pu participer à la campagne.

En raison de la complémentarité des programmes EXTRAPLAC et ZoNéCo, et pour des raisons évidentes de collaborations scientifiques régionales, la Nouvelle-Calédonie était représentée par Julien Collot de « Géologie » à la DIMENC (Direction de l’Industrie, des Mines et de l’Energie de la Nouvelle-Calédonie).

L’acquisition des données nécessaires à la délimitation de l’extension, par application des différents critères bathy-morphologiques et sédimentaires, a justifié la mise en œuvre d’une stratégie de profils perpendiculaires aux isobathes générales afin de positionner le pied de talus. La région du pied de talus se trouve à la bordure nord de la Ride de Robbie.

Les études préliminaires ont indiqué que la position de l’isobathe de 2500 m est telle qu'elle n’apporte pas d’avantage d’extension du plateau. En l'absence d‘épaisseurs sédimentaires significatives, l'acquisition de données de sismique réflexion n'est pas nécessaire.

Dossiers soumis aux Nations Unies

Le groupe de projet Extraplac a déposé l’ensemble des dossiers restants avant la date limite du 13 mai 2009. Il s'agit des demandes Kerguelen/Antilles, ainsi que de l'ensemble des dossiers concernant les îles de l'Océan Indien (îles Crozet (conjointement avec l’Afrique du Sud), St Paul et Amsterdam, la Réunion).

En ce qui concerne Saint-Pierre-et-Miquelon, Clipperton, Wallis et Futuna, et la Polynésie française, et suite à la demande de Matignon, l’équipe a préparé des dossiers d’informations préliminaires. Ce travail n’était pas initialement prévu au titre de l’année 2009. Ces dossiers ont été déposés le 8 mai 2009, à l’exception du dossier Clipperton, retenu pour des raisons politiques.

Valorisation médiatique

Articles dans la presse quotidienne
  • Rêves d'abysses, Libération - 2010-02-02
  • Un océan de recherches sous les mers, Echos [Les] - 2010-10-04
  • Atlantique. La France s'agrandit, Le Télégramme - 2010-02-01
  • Le tapis du golfe de Gascogne se dévoile, Sud Ouest_Toutes - 2010-02-27
  • Conférence sur le projet Extraplac, jeudi, Ouest France_Brest - 2010-03-24
  • À savoir, Télégramme [Le] - 2010-03-25
  • Cap sur les autres territoires La France a introduit un dossier auprès de l'ONU pour l'extension, Sud Ouest_Toutes Régions - 2010-02-27
  • Sud-Ouest - Le « Beautemps Beaupré » sillonne les océans, Sud Ouest Toutes Régions - 2010-02-27
  • Le Monde - 13/05/09 - Les fonds marins, objet de convoitise pour les états
  • L'Express - 25/03/09 - Saint-Pierre-et-Miquelon cherche à récupérer un bout d'océan
  • AFP - 25/03/09 - Querelle Ottawa-Paris autour des fonds marins de Saint-Pierre-et-Miquelon
  • La Croix – 03-04/10/09 – Un droit de la mer à la traîne
Télévision
  • IFREMER sur FRANCE 3 - 19/20 EDITION NATIONALE - JOURNAL - 2010-04-26
  • France 24, Intelligence économique: – 26/03/2009 - Extraplac
  • TV5 Monde, Le journal – 21/05/2009 – Dossier Golfe de Gascogne
  • France 24, Intelligence économique: – 08/08/2009 - Extension du plateau continental
  • France 24, Intelligence économique – 13/08/2009 - Extension du plateau continental
Articles dans la presse hebdomadaire, mensuelle
  • Le Marin – 16 mai 09 – Plateau continental: la France étend ses eaux
  • La Recherche, mai 2009, La France s'étend au large
  • Le monde maritime, avril/mai 2009, L'innovation technologique s'attaque à l'isolement du maritime
  • Transrural initiatives , 24 juin 2009, Etendre ses frontières sur la mer
  • Science & Vie Junior, juillet 2009, Comment le monde se partage l'océan
  • Pétrole et Gaz Informations, juillet/août 2009, Les apports du projet EXTRAPLAC dans la connaissance des bassins sédimentaires du deep offshore français (Guyane, Antilles, Kerguelen, Nouvelle-Calédonie…)
Sites Web
  • Atlantique. La France s'agrandit [La carte], letelegramme.com - 2010-02-01
  • Le tapis du golfe de Gascogne se dévoile, sudouest.com - 2010-02-27
  • www.lesechos.fr - 12/01/09 – La course à l'extension du plateau continental est lancée
  • www.larecherche.fr – 06/04/09 – La France réclame un million de kilomètres carrés

4 - LE VOLCANISME INTRAPLAQUE ET LES DORSALES

Interaction entre les plateaux de St-Paul & Amsterdam et nord Kerguelen et la dorsale SE Indienne

D’un point de vue cinématique, l’activité importante des points chauds est souvent associée à une rupture continentale ou à une réorganisation du mouvement des plaques tectoniques dans l’espace et dans le temps. Ainsi, dans l’Océan Indien, de nombreux plateaux océaniques se sont mis en place par interaction dorsale - point chaud, dont certains lors de grandes réorganisations cinématiques. C’est le cas de la Province Nord du Plateau de Kerguelen et du Plateau de Saint-Paul & Amsterdam, qui se sont mis en place à deux époques différentes, affectant les mêmes segments de la dorsale SE Indienne de manière diachronique.

 Le programme EXTRAPLAC a permis de conduire plusieurs campagnes de géophysique dans les îles australes françaises, dont Kerguelen, Amsterdam et Saint-Paul. Les données de ces campagnes apportent de nouveaux éléments sur le mode de mise en place de ces plateaux, ainsi que sur l’évolution de la segmentation de la dorsale SE Indienne lors de son interaction avec les points chauds de Saint-Paul & Amsterdam et de Kerguelen au cours des 45 derniers millions d’années.