Seconde année Master EnvolhAnnée 2003-2004

Processus sédimentaires et conditions environnementales enregistrées sur la pente

continentale du Golfe de Gascogne:Etude de l’éperon Delesse (Marge Armoricaine)

Mas Virginie

Stage effectué sous la direction de:

Jean-François BourilletIFREMER DRO/GMPlouzané

Sébastien ZaragosiDGOUniversité Bordeaux I

Université Bordeaux IAvenue des Facultés

33400 TALENCE

Remerciements :

En premier lieu, je tiens à exprimer toute ma gratitude et mon amitié à Jean-François Bourillet, pour son accueil chaleureux à l’Ifremer mais aussi pour sa gentillesse, ses connaissances et son professionnalisme, ainsi que Sébastien Zaragosi, pour sa disponibilité, sa patience et son côté humain qui a fait que ce stage s’est déroulé dans des conditions idéales. Merci beaucoup…

Je tiens également à remercier toutes les personnes qui m’ont tant aidé au cours de ces recherches et qui m’ont permis d’avancer lorsque je ne savais plus par quel bout attaquer la chose, que ce soit à l’Ifremer, au SHOM ou au DGO. Ce sont, dans le désordre, Jean-Claude Faugères, Fredérique Eynaud, Patrick Guillomard, Hervé Nouzé, René Kerbrat, Bernard Dannielou, Serge Berné, Gilles Lericolais, Josette Duprat, Jacques Giraudeau, Pierre Carbonel, Francis Grousset, Pierre Antschutz, Philippe Martinez, Michel Cremer, Eliane Gonthier, mais aussi Domi, Gérard, « ptite Estelle », « grande » Estelle, Olivier, Marie-Hélène, Joël, Marie, Bernard.

Je remercie aussi mes amis d’ici pour les quelques bons moments passés en leur compagnie, et tout particulièrement Aurélien et Alexis, les rois de la blague en alternance, Benjamin et Laetitia, Cédric, Paul et ses cheveux, Amélie, Stéphane, Marie, Benjamin-« in-the-night » et ceux de là-bas, qui ont su comprendre et accepter mon éloignement cette année.

Je remercie ma famille adorée, qui m’a aidée et encouragée tout au long de mes études, et qui, même pendant les coups durs a su me pousser à continuer.

Une pensée particulière pour Philippe, pour son amour, tout simplement.

Enfin, merci au chèvrefeuille des voisins pour ses effluves qui me donnaient un avant goût des vacances et rendaient mes heures de travail plus douces.

SOMMAIRE

INTRODUCTION……………………………………………………………….……….I- Cadre régional………………………………………………………….….….

Physiographie des marges……………………………………………..……….. la plateforme…………………………………………………….… La pente…………………………………………………………… le glacis et la plaine abyssale……………………………….………

Caractéristiques hydrologiques………………………………………….…….. Les masses d’eau :…………………………………………………………………….. Les courants……………………………………………………………………………

Les évolutions paléoclimatiques dans le golfe de Gascogne………………..…. matériel et méthodes …………………………………………………………….….…

Origine des données………………………………………………….…….….. Données acoustiques…………………………………………………….……..

le sondeur de sédiment 3.5 kHz………………………………….……. le sondeur multifaisceau………………………………………….……

Analyse sédimentologique et micropaléontologique des carottes………….…. a) les méthodes stratigraphiques……………………………………….… b) les méthodes qui permettent de connaître les figures sédimentaires….

Présentation des résultats………………………………………………………..…..Les données bathymétriques………………………………………………..…. Les données sismiques………………………………………………………….. Etude sédimentologique et stratigraphique des carottes……………………..…

La carotte SEMANE KS10…………………………………………… La carotte SEMANE KS11……………………………………….…… La carotte MD 032689……………………………………………..……

Introduction, première description…………………………..…… Présentation des résultats…………………………………….….. une étude plus détaillée des lamines………………………..……. L’énigme du niveau 770-970 cm………………………….……..

interprétation des résultats…………………………………………………………..A- Les unités morphologiques rencontrées sur la pente …………………….……..

1- Les données bathymétriques…………………………………………… 2- Les données sismiques……………………………………………...….

B- Les processus de dépôts …………………………………………………..….. Le faciès homogène : l’unité 1……………………………..…... Le niveau disparate au-dessus des galets : l’unité 2………..….. La couche de galets : l’unité 3…………………………………… le faciès à lamine de l’unité 4…………………………………… Le faciès à lamines de l’unité 5…………………………………. le faciès à lamines de l’unité 6…………………………………… le faciès à lamines de l’unité 7 …………………………………..

C- Le fonctionnement des courants de contours :la position des masses d’eau dans le temps……………………………………………………...

D- Synthèse des résultats ……………………………………………………. Conclusion et perspectives ………………………………………………………………BIBLIOGRAPHIE………………………………………………………………………..

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LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Le système Manche lors du dernier maximum glaciaire (dans Bourillet et al., 2003). …………………………………………………………………………………………..

Figure 2 : Position des différentes masses d’eau en fonction de la profondeur enregistrées dans l’Atlantique Nord actuellement (dans Frew et al., 2000). ……………………………….

Figure 3 : Log stratigraphique de la MD95-2002 : une référence dans le Golfe de Gascogne (dans Zaragosi et al., 2001). ……………………………………………………………………

Figure 4 : Mesure du calcium par fluorescence en fonction du %CaCO3. ……………………

Figure 5 : Résolutions observées avec (de gauche à droite) l’image RX, le scan d’une lame, et la photographie au microscope (x10). ……………………………………………………….

Figure 6 : Carte bathymétrique (SMF) ombrée de la zone d’étude. Les isobathes plus épais sont tous les 500 mètres, et commencent par l’isobathe 500. ………………………………….

Figure 7 : Carte des pentes (en degrés). ……………………………………………………….

Figure 8 : Zoom sur la carte des pentes, avec les isobathes. …………………………………..

Figure 9 : Log stratigraphique de la carotte SEMANE 95 KS10. ……………………………

Figure 10 : Log stratigraphique, propriétés physique et chimique de la carotte MD032689. ...

Figure 11 : Positions des prélèvements et courbes granulométriques associées (côte 341-351). ……………………………………………………………………………………………

Figure 12 : Positions des prélèvements et courbes granulométriques associées (côte 752-762). ……………………………………………………………………………………………

Figure13 : Détail d’un ensemble de lamines, côte 760 cm sous lumière fluorescente. ………

Figure 14 : Teneurs en strontium en fonction des teneurs en calcium dans la MD032689. les codes couleurs sont replacés sur le graphique du %pachy en fonction de la profondeur. ……..

Figure 15 : Comparaison des teneurs en calcium et strontium des carottes MD032689 et MD032692. …………………………………………………………………………………….

Figure 16 : Profil bathymétrique d’une partie du chenal d’Ouessant. On observe que le chenal ne semble pas à l’équilibre et qu’il est surélevé au niveau de l’excroissance issue du flanc Est de l’éperon Delesse. ………………………………………………………………….

Figure 17 : Position des différents échofaciès rencontrés sur la zone. ………………………..

Figure 18 : Tronçon interprété du profil 107 (SEDIMANCHE 1). …………………………...

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Figure 19 : Courbes stratigraphique et propriétés physiques et chimiques du niveau 770-970cm. ………………………………………………………………………………………….

Figure 20 : Log synthétique de la carotte MD032689. ……………………………………...

Figure 21 : synthèse des processus sédimentaires actifs pendant le dépôt des unités 1 et 2. …

Figure 22 : synthèse des processus sédimentaires actifs pendant le dépôt de l’unité 3 et 4. ….

Figure 23 : synthèse des processus sédimentaires actifs pendant le dépôt des unités 5, 6 et 7. .

TABLEAUX

Tableau 1: Informations sur les carottages. …………………………………………………..

Tableau 2 : Les différents échofaciès rencontrés dans les profils. ……………………………

Tableau 3 : Comparaison des différents types de lamines en fonction des fréquences granulométriques et de la structure observée sous lumière fluorescente. ……………………..

LISTE DES ANNEXES

Figure I : images RX de la carotte MD032689

Figure II : image RX de la carotte SEMANE KS10

Figure III : image RX de la carotte SEMANE KS11

Figure IV : détail du niveau 770-790 cm dans la carotte MD032689.

Figure V : troncatures observées sur la carotte MD032689 .

Annexe VI: macro programmée sous Visual Basic pour donner le code couleur aux points du graphique Sr=f(Ca) (les lignes commencant par des « ‘ » sont des commentaires ou des bouts de code non usités. Ainsi, une barre de progression avait été faite, mais ne fonctionnait que partiellement, elle a donc été désactivée.

Annexe VII: macro programmée sous visual basic, permettant de tracer un log synthétique sous excel.

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INTRODUCTION

Ce stage, réalisé en collaboration entre l’Université Bordeaux I et l’IFREMER, et avec la participation du SHOM et de l’IPEV, constitue la première étude sédimentologique réalisée sur l’éperon Delesse. Cet interfluve, situé sur la marge armoricaine du Golfe de Gascogne, entre les canyons de Guilcher et d’Ouessant correspond à la limite des bassins versant de La Chapelle et Ouest-Bretagne. Actuellement, les études réalisées sur le Golfe de Gascogne sont nombreuses, et les processus sédimentaires qui affectent la plateforme continentale et le domaine profond sont bien documentés. Ainsi, le système Manche sur le plateau continental est à présent relativement bien interprété, grâce aux travaux de Bourillet, Lericolais, Reynaud et Vanney. Le domaine profond est également bien appréhendé avec les travaux de Auffret et Zaragosi pour la partie sédimentologique, mais également Eynaud, Pujol, Turon, Duprat pour toutes les approches paléoclimatologiques. Sur la pente, les interprétations morphostructurales sont à présents acquises, le fonctionnement des canyons est également compris. L’étude de la couverture sédimentaire a été entreprise sur quelques zones, puisqu’on peut trouver les travaux de Baltzer sur l’éperon Berthois et de Faugères sur la partie sud de la marge du Golfe de Gascogne. Malgré cela, la nature de la couverture sédimentaires et les processus affectant la pente continentale restent encore très peu connus. Le but premier de ce stage est alors de caractériser les processus sédimentaires qui affectent la pente continentale du Golfe de Gascogne, en déterminant les différents faciès de dépôts et en essayant de déconvoluer les différents processus qui pourraient s’enregistrer en même temps.De plus, les études ont montré que dans le domaine profond et sur la plateforme continentale, le principal facteur qui régit l’évolution des apports sédimentaires correspondait aux variations glacio-eustatiques (Zaragosi, 2001). Sur la pente, les travaux de Bourillet (et al., 2003) ont mis en évidence une physiographie héritée d’un contrôle tectonique majeur, couplé également à un contrôle glacio-eustatique.Il semble donc intéressant d’essayer de savoir quelles sont les conditions environnementales qui contrôlent les processus de dépôts rencontrés sur la pente, et dans quelle mesure ces conditions changent et sont enregistrées dans le temps. Pour cela, la détermination d’une stratigraphie au sein des dépôts parait essentielle.Enfin, puisque des témoins de courants de contours ont déjà été observés dans le Golfe de Gascogne (Faugères et al., 1998), et dans le cas ou ce processus pourrait s’être enregitré au niveau de l’éperon Delesse, on peut se demander quels sont les courants responsables de ce type de dépôts. Ainsi, l’étude des positions relatives des différentes masses d’eau dans le temps et l’espace apparaît également être une bonne approche pour cerner les conditions environnementales. Pour ce faire, des données géophysiques et sédimentologiques ont été utilisées, et ce, grâce au missions ZEEGASCOGNE 1 & 2 (IFREMER), SEDIMANCHE 1 (IFREMER), SEMANE 95 (SHOM) et SEDICAR 2003 (IFREMER, sur le Marion Dufresne de l’IPEV).

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I- Cadre régionalLa zone que nous allons étudier se situe en contrebas et au sud des « approches occidentales » de la Manche. Ce segment de la marge atlantique européenne est constitué d’une série de bassins sédimentaires en horsts et grabens d’orientation 70°N et 140°N, formés par plusieurs évènements tectoniques : - Les bassins se sont initialement formés au Permien lors d’une première phase de rifting, et dont le remplissage par subsidence s’est déroulé jusqu’au Trias terminal. - L’ouverture de l’Atlantique Nord au Jurassique terminal et à l’Aptien supérieur débute par la création de failles listriques d’orientation 140°N qui découpent et font basculer les bassins en blocs. Cette phase conduit également à la formation du domaine profond et à la construction des marges grâce à la subsidence thermique. - La phase pyrénéenne, au début de l’Eocène, compresse le golfe de Gascogne et donne à la Mer Celtique et la Manche sa structure en synclinal. Puis la phase alpine amène un soulèvement général des bassins de Paris, Londres et de la Manche, plus marqué au niveau des approches occidentales. Ces contraintes importantes ont agi sur les réseaux fluviatiles de la Manche, qui se sont modifiés au cours du temps, en relation aussi avec les variations glacio-eustatique, des apports continentaux.

A. Physiographie des marges a) la plateforme

Elle est séparée en deux tronçons : la marge celtique, de l’éperon de Goban jusqu’à l’éperon Berthois, puis la marge armoricaine, plus étroite, de l’éperon Berthois jusqu’au canyon de Cap Ferret. La marge armoricaine peut elle-même être séparée en deux domaines, de chaque côté du canyon d’Audierne. En effet, ces deux parties ont une orientation différente (N105° à l’ouest du canyon et N135° à l’est). Ce changement de direction est lié à la phase orogénique pyrénéenne, à l’Eocène.

Les dépôts de plateforme sont décomposés en quatre unités lithostratigraphiques (Bourillet et al., 2003) : - La formation de Jones, constituée par la progradation de calcilulites et datée du Miocène inférieur et moyen. - La formation de Cockburn, des calcarénites d’origine deltaique ou tidale, datée du Miocène moyen au supérieur. -La formation de la Petite Sole, composée de dépôts fluviatiles aggradant au Nord et incisés au Sud, ainsi que de dépôts de plateforme. - La formation de Melville, caractérisée principalement par les bancs de la Mer Celtique. Deux hypothèses ont été proposées pour leur formation. Berné (et al., 1998) présente un mode de formation en bas niveau marin, sous influence tidale qui aurait remodelés d’anciens dépôts. Lericolais (1997) quant à lui soutient que ces structures seraient des reliques de dépôts estuariens ou deltaïques.La plateforme continentale est également caractérisée par des paléovallées qui incisent les dépôts éocènes et néogènes. Un réseau convergent de paléovallées est bien développé en Manche orientale et se termine au niveau de la Fosse Centrale, tandis qu’un autre réseau, cette fois divergent, a été cartographié à partir d’une centaine de kilomètres du rebord du plateau (Bouysse, 1976). Ces paléovallées ont appartenu au système Manche. Lors du dernier bas niveau marin, la Manche, la Mer d’Irlande et la majorité de la mer du Nord étaient émergées. La Manche fonctionnait alors comme un fleuve (le fleuve Manche) qui drainait la plupart des rivières européennes (Gibbard, 1988 dans Zaragosi, 1999). Ce fleuve débouchait ensuite dans l’Atlantique Nord depuis la Mer celtique par un delta à prédominance tidale qui permettait la connexion directe entre les systèmes fluviatiles (paléovallées de la Petite Sole) et les canyons (Bourillet et al., 2003).

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Figure 1: le système Manche lors du dernier maximum glaciaire (dans Bourillet et al., 2003) (1 : bancs celtiques, 2 :bassins versants de la Grande Sole, 3 : bassin versant de la Petite Sole, 4 : bassin versant de La

Chapelle, 5 : bassin versant Ouest-Bretagne, 6 : éventail profond celtique, 7 : éventail profond armoricain.)

b) La pente La limite du rebord de plateau, définie comme ayant une pente supérieure à 2° (Bourillet et Loubrieu, 1995) se trouve à une profondeur allant de –180m à –220m, d’Est en Ouest. Le glacis se situe entre 4200m et 4400m de profondeur d’eau (Bourillet et al., 2003). La principale caractéristique morphologique de la pente est le réseau de canyons qui l’entaille (Vanney, 1977), délimités par des interfluves. Contrairement à la marge conjuguée NE américaine, les canyons de la marge du Golfe de Gascogne sont érosifs et ne sont pas affectés par un remplissage sédimentaire. Ils ont une morphologie variée, c'est-à-dire qu’ils peuvent avoir un profil longitudinal concave et donc être à l’équilibre (exemple : le canyon d’Audierne), un profil convexe en amont et concave en aval (la majorité des canyons) ou un profil en marche d’escalier (exemple du canyon de Blackmud). Leurs distributions spatiales sont, elles aussi, nombreuses, avec des modèles de canyons de type dendritique, linéaire, sinueux ou bien plus complexes (Bourillet et Lericolais, 2003). Cette distribution est due aux contraintes tectoniques, sédimentaires et climatiques. D’une manière générale, ils constituent un ensemble de bassins versants, similaires à ceux observés sur le continent, qui drainent vers la plaine abyssale tous les sédiments en provenance de l’Europe de l’Ouest. On en dénombre huit sur la marge du Golfe de Gascogne, dont quatre qui sont situés sur les approches occidentales. Ce sont les bassins versants de la Grande Sole, entre les éperons Goban et Brenot (figure 1(2)), celui de la Petite Sole, entre Brenot et Berthois (3), celui de La Chapelle, entre Berthois et Delesse (4) et celui de Ouest-Bretagne, entre Delesse et Beaugé (5). Sur les interfluves, plusieurs processus de dépôts sédimentaires ont déjà été répertoriés avec une sédimentation hémipélagique, une remobilisation par des courants tidaux dans la partie supérieure de la pente (jusqu’à 300 mètres de profondeur), une sédimentation contouritique, qui a été observée au niveau des éperons Berthois, Espérance et Brenot (Bourillet et al., 2003), et plus au sud sur le

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plateau landais (Faugères et al., 1998) et enfin des écoulements gravitaires comme des glissements en masse, des coulées de débris ou des coulées turbiditiques (Bourillet, 2003).

c) le glacis et la plaine abyssale Dans le domaine profond, nous trouvons les éventails profond, au pied des différents réseaux de canyons dont nous venons de parler. Les trois principaux éventails que l’on observe dans le Golfe de Gascogne sont celui de Cap Ferret (au sud), l’éventail Celtique (alimenté par 2 bassins versants : celui de la Grande Sole et celui de la Petite Sole) et l’éventail armoricain (alimenté par les bassins versants Ouest Bretagne et La chapelle). Il existe enfin un petit fan, dont la surface est inférieure a 1000 Km², qui est alimenté par le bassin versant Sud Bretagne(Bourillet et al., 1999). Ils sont le domaine privilégié des dépôts gravitaires, de type turbiditique, debris flow.

B. Caractéristiques hydrologiques Les masses d’eau :

La marge du nord-est du Golfe de Gascogne est dominée par quatre masses d’eau. Sous la thermocline saisonnière, qui descend jusqu’à une profondeur de 300 mètres en hiver

(Surface Water, SW), on trouve l’eau atlantique de surface (Subarctic Intermediate Water SAIW), dont la base se trouve à 800 mètres de fond (Pollard et al., 1996). Elle se forme à l’ouest de l’Atlantique Nord par un plongement de la North Atlantic Surface Water (NASW, nommée également Eastern North Atlantic Water, ou encore Sub Polar Mode Water) que l’on retrouve jusqu’au canal Feroe et qui est une masse d’eau de la circulation thermohaline. Cette masse d’eau est peu salée.

En dessous de celle-ci se trouve la veine d’eau méditerranéenne (Mediterranean Outflow Water, MOW, ou MW), caractérisée par des eaux chaudes et salées, située entre 800 et 1200 à 1500 mètres de profondeur selon la littérature (Johnson, 1997 ; Weering et al., 1998).

La masse d’eau suivante est située entre 1200 ou 1500m et 3000 à 3500 mètres de profondeur. Il s’agit de l’eau profonde de l’Atlantique Nord (North-Atlantic Deep Water, NADW). Sa source principale est la North East Atlantic Deep Water (NEADW), qui se forme par le mélange de la Labrador Deep Water (LDW), avec des eaux provenant de la Mer du Nord. (Frew et al., 2000).

Enfin, on trouvera une branche de l’eau de fond Antarctique (Antarctic Bottom Water, ABW), la Lower Deep Water (LDW), froide et peu salée.

Les courants En Manche et en Mer Celtique, la marée joue un rôle important sur les transferts de sédiments. Elle crée des courants de surface bi-directionnels. Sur la plateforme externe, la vitesse des courants de surface croît du Sud vers le Nord (Reynaud, 1996).

Figure 2: position des différentes masses d’eau enfonction de la profondeur enregistrées dansl’Atlantique Nord actuellement (dans Frew et al.,2000).

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La circulation résiduelle sur la plateforme externe est orientée Sud-est (Pingree et Le Cann, 1990). Contrairement à la plateforme, les courants résiduels sur la pente sont plus intenses et orientés vers le Nord-Ouest. Ils sont liés aux courants géostrophiques (Pingree et Le Cann. 1990). A 1000 mètres de profondeur d’eau, au niveau des éperons de Goban et de la Petite Sole, ils ont une moyenne mensuelle de 10 cm/s (Pingree et Le Cann. 1990). En plus de ces courants résiduels, la pente subit une forte influence des ondes de marées internes (Pingree et New, 1995). D’une manière générale, Pingree et Le Cann (1989) ont estimé à 1 Sv (1 Sverdrup= 106 m3/S) le flux induit de ces courants perpendiculaires à la marge celtique de la rupture de pente à 1500 mètres et à 3-4 Sv le flux parallèle (depuis la rupture de pente jusqu’à 4000 mètres de profondeur d’eau)

C. Les évolutions paléoclimatiques dans le golfe de Gascogne On sait à présent que le climat joue un grand rôle dans les processus sédimentaires, puisque celui-ci est un facteur primordial dans le contrôle les apports sédimentaires (Auffret et al., 2000). Le climat a beaucoup varié au cours du Quaternaire, en relation avec les cycles astronomiques de Milankovich qui déclenchent les stades glaciaires et interglaciaires, mais aussi en relation avec des cycles de plus courtes durées, comme le sont les évènements de Heinrich (Heinrich, 1988 ; Bond et al., 1993 ; Grousset et al., 1993), enregistré dans les sédiments marins et les évènements de Dansgaard-Oeschger (Dansgaard, 1993 dans Zaragosi, 1999) enregistrés dans les calottes de glaces. La transition entre les stades glaciaires/interglaciaires est nommée Terminaison. Entre les stades isotopiques 2 et 1, on trouve la Terminaison I, qui est datée entre 15 et 8,5 ka BP et qui correspond, dans le Golfe de Gascogne à de forts apports d’eau de fonte des calottes et à une augmentation brutale des taux de sédimentation (Zaragosi et al., 2000). Les évènements de Heinrich sont des accumulations sédimentaires qui rythment les dépôts enregistrés en Atlantique Nord durant les phases glaciaires. Ils se caractérisent par une forte augmentation en grains détritiques grossiers (fraction supérieure à 150 µm), par un assemblage de foraminifères de type arctique (représenté par le taxon N. pachyderma (senestre), par une diminution du rapport isotopique de l’oxygène 18O/16O et par un pic de susceptibilité magnétique. Ces évènements sont en fait l’enregistrement de l’effondrement des calottes périarctiques, qui provoque un relargage intense d’icebergs (cela va alimenter en IRD : Ice Rafted Detritus tout le Golfe de Gascogne) mais surtout une arrivée massive d’eau douce en surface, ce qui va freiner voire même bloquer la circulation thermohaline, amenant alors un refroidissement climatique dans l’hémisphère Nord (Broecker, 1994). Les évènements de Heinrich sont décomposés en trois phases (Grousset, 2000 ; Zaragosi et al., 2001) : on retrouve un évènement précurseur européen, qui conduit à un premier dépôts d’IRD en provenance de la calotte anglo-saxonne, puis une phase de débâcle de la calotte de la Laurentide (caractérisée dans les niveaux d’Heinrich par une forte proportion de grains de carbonates) et enfin une phase terminale, ou l’on retrouve les IRD issus de la débâcle de la calotte européenne.

II. matériel et méthodes A. Origine des données

Les données du sondeur de sédiment 3.5 kHz proviennent des missions SEDIMANCHE, ZEEGASCOGNE et SEDICAR 2003.Les données bathymétriques, proviennent de la base de donnée de l’IFREMER et du sondeur multifaisceaux EM12. Les données sédimentologiques proviennent des prélèvements de 3 carottes :

Carotte Latitude Longitude Long. (cm) Prof. (m) Type Mission Année OrganismeMD032689 47°23.12 N 7°10.40 W 1640 2017 Calypso SEDICAR 2003 IFREMER KS10 47°14.514 N 7°33.514 W 657 3432 Küllenberg SEMANE 1995 SHOM KS11 47°18.063 N 7°12.445 W 77 2840 Küllenberg SEMANE 1995 SHOM

Tableau 1: Informations sur les carottages.

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B. Données acoustiques1. le sondeur de sédiment 3.5 kHz

Le sondeur de sédiment est un sondeur monofaisceau émettant à basse fréquence. Il permet une reconnaissance fine de la première centaine de mètres de sédiment et constitue ainsi un outil primordial pour l’étude des sédiments du Plio-Quaternaire. La profondeur de pénétration de l’onde dans le sédiment est variable et dépend essentiellement de la nature du fond, puisque les ondes pénètrent de quelques mètres seulement dans un sédiment grossier de type sable et jusqu’à une centaine de mètres dans des sédiments fins, mais la réponse obtenue donne une information essentielle sur les processus de dépôts et la nature des sédiments.

2. le sondeur multifaisceau Un écho sondeur acoustique classique (monofaisceau) détermine la profondeur en émettant une impulsion sonore au travers d’un faisceau dirigé selon la verticale du navire, puis en mesurant le temps nécessaire au signal à parcourir le trajet navire/fond/navire pour enfin calculer la profondeur. La célérité du son dans l’eau dépend de ses caractéristiques (température, pression, salinité). Elle est de l’ordre de 1500 m/s. Un sondeur multifaisceau mesure simultanément la profondeur selon plusieurs directions, déterminées par les faisceaux d’émission et de réception du système. Le faisceau d’émission forme une fauchée perpendiculaire à l'axe du navire dont la largeur est déterminée par l’ouverture angulaire,. Cette ouverture varie en général de 90° à 150°. On explore ainsi le fond sur une large bande : quand les profils sont jointifs, on parle de bathymétrie surfacique et d’exploration (insonification) totale.

C. Analyse sédimentologique et micropaléontologique des carottes

Les différentes méthodes présentées ici ont été employées afin d’obtenir deux types d’information. Une série de méthodes a ainsi servi à obtenir des données stratigraphiques, tandis que le second jeu de méthodes nous a fourni des interprétations sur la structure sédimentaire. On soulignera tout de même qu’une partie de ces méthodes nous ont permis d’obtenir les deux types d’informations. Les méthodes qui ont nécessité un échantillonage seront indiquées. Dans le cas d’un prélèvement, celui-ci a été fait systématiquement tous les dix centimètres, pour tenter d’appliquer à ces mesures ponctuelles un aspect continu.

a) les méthodes stratigraphiques

- la datation par carbone 14 (échantillonnage)Les mesures de 14C ont été réalisées sur trois niveaux de la MD032689, dans le laboratoire de Potzna en Pologne. L’isotope radioactif du carbone se forme par bombardement de rayons cosmiques sur l’azote atmosphérique. Sa concentration est à peu près constante au cours du temps dans l’atmosphère et dans tout organisme qui l’incorpore. A la mort de l’organisme, l’assimilation de 14C ne se fait plus, et celui déjà présent se désintègre selon une demi-vie de 5568 30 ans. En mesurant l’activité du 14C restant, on en déduit un âge.Les organismes présents dans les océans incorporent le 14C océanique, ayant une concentration différente de celle de l’atmosphère puisque ayant été coupé de l’influence du rayonnement cosmique. On prend approximativement un âge réservoir de 400 ans pour l’océan mondial.

- Les grains détritiques grossiers (échantillonnage)On appelle ainsi les grains détritiques >150 µm, résidus des lavages. On distingue les Quartz, Micas, Feldspaths, Carbonates, les débris volcaniques, les débris de roches, les grains issus de

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phénomènes diagénétiques. Les autres grains n’entrant dans aucune des catégories ont également été comptés. Les résultats sont exprimés en Nombre de grains par gramme de sédiment sec. La présence de ces grains nous donne des informations sur les débâcles d’icebergs, liés aux évènements d’Heinrich. En fonction du type de grains, on peut déterminer une origine des icebergs et donc trouver les différentes sources de vêlage.

- Etudes micropaléontologiques (échantillonnage) L’étude des foraminifères planctoniques a également été effectuée sur le résidus >150 µm. Le comptage des espèces et leur assemblage dans le sédiment permet d’obtenir des informations précieuses sur les conditions environnementales (eau de surface),et, s’il est fait sur une carotte dont la sédimentation est continue, permet d’obtenir une bonne stratigraphie. Les associations faunistiques étudiées sont :

¤ Transitionnelle/subtropicale :Orbulina universa, Globorotalia truncatulinoides, Globorotalia hirsuta, Globorotalia inflata, Turborotalia humilis, Globigerina glutinata, Globorotalia scitula.¤ Subarctique :Neogloboquadrina pachyderma dex., Globigerina bulloides, Globigerina quinqueloba ¤ Arctique : Neogloboquadrina pachyderma sen.

- La teneur en carbonate (échantillonnage)La calcimétrie est la mesure du pourcentage de CaCO3 contenu dans une roche. Elle donne des indications sur la productivité de surface et éventuellement des apports de carbonates détritiques. L’appareil employé est le calcimètre Bernard. On mesure le volume de CO2 dégagé dans un tube manométrique, après attaque de la roche à l’acide chlorhydrique, suivant la formule : CaCO3(sol) +2HCl(aq) Cl2Ca(aq) + H2O + CO2(gaz)

Un tableau de correction (température-pression) permet de passer facilement du volume de CO2 au pourcentage de CaCO3.

Des travaux antérieurs (Groussetet al., 2000 ; Eynaud, 1999 ;Zaragosi et al., 2000) ont montréque les 3 espèces N. pachyderma,G. truncatulinoides et G. hirsutaet surtout leur sens d’enroulementpermettent une biostratigraphiecorrecte. Une courbe de référenceest donc acquise pour le Golfe deGascogne grâce à la carotteMD95-2002, localisée sur laterrasse de Meriadzek, qui permetde remonter jusqu’à la fin dustade isotopique 3.

Figure 3 : Log stratigraphique de laMD95-2002 : une référence dans leGolfe de Gascogne (dans Zaragosi et al.,2000)

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- Le banc multi-paramètre MSCL (multi-sensor core logger), utilisé par l’équipe scientifique à bord du Marion Dufresne : Il nous a permis d’obtenir la mesure de la susceptibilité magnétique, qui traduit la capacité d’un corps à s’aimanter. Dans le sédiment, cette mesure est donc proportionnelle à la quantité d’éléments magnétiques et donne des indications sur les conditions environnementales.

b) les méthodes qui permettent de connaître les figures sédimentaires

- La radioscopie RX (SCOPIX) (Migeon et al. 1999) : Basée sur l’absorption des rayons X, cette technique permet d’observer en détail les structures internes de dépôts, grâce à la mise en valeur des faibles variations de densité.Un comptage des lamines a été effectué à partir de l’image RX. Grâce à l’utilisation combinée des logiciels Adobe Photoshop, Scion image et Microsoft Excel, une chaîne de traitement à été mise en place, permettant d’obtenir l’épaisseur et la position des lamines selon la profondeur. Une fois que les lamines sont redessinées sous Photoshop, Scion calcule et affiche sous forme d’un tableau leurs caractéristiques (épaisseur et position dans notre cas). Une macro, que j’ai réalisée sous Visual Basic, permet ensuite de tracer un log synthétique sous Excel, en fonction du type granulométrique des lamines. Cette technique m’a également permis de calculer le nombre de lamines par centimètre. Il est cependant important de souligner que ce procédé reste subjectif, puisque la détermination des lamines sur l’image RX reste à l’appréciation de l’observateur.

- Le CORTEX (Corescanner Texel) (Jansen et al., 1998) : il permet de mesurer par fluorescence X la variation de la proportion d’éléments chimiques présents dans le sédiment, avec une résolution fine de 2cm (mais on peut aller jusqu’au millimètre). Ainsi, sont présentés les valeurs en coups par seconde du K, Ca, Ti, Mn, Fe, Cu, Sr.Afin de normaliser ces valeurs, une corrélation entre la mesure de Calcium obtenue par le cortex et le taux de carbonate trouvé par calcimétrie a été faite.

Figure 4: mesure du calcium par fluorescence en fonction du %CaCO3

Il apparaît que la corrélation entre analyse CORTEX du Ca et calcimétrie est bonne, avec un R² de presque 0,9. La mesure obtenue par fluorescence X peut donc être directement extrapolée en pourcentage de CaCO3. De plus, on en déduit que les variations des teneurs en calcium reflètent essentiellement les variations des teneurs en carbonates.

La proportion d’éléments chimiques mesurée permet d’obtenir des indications sur des conditions environnementales de dépôts:

Le rapport Ca/Sr : le strontium est un élément chimique proche du calcium. Les organismes carbonatés ont donc tendance à assimiler les deux éléments pour former leur test, selon un rapport calcium/strontium fixe. Dans un dépôt hémipélagique, ce rapport ne

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présentera donc pas de grandes variations. Si une variation est observée dans un niveau quelconque, on peut alors conclure que le Calcium n’est pas issu d’une fraction biogène.

Le rapports Ca/K : le potassium n’est pas utilisé par la fraction biogène, donc son origine dans le sédiment ne découle que d’un apport terrigène. Ce rapport permet ainsi d’observer la variation des apports biogènes et détritiques dans le temps.

Le rapport Ti/K : Ces deux éléments proviennent d’un apport terrigène. Le potassium est présent dans les argiles, tandis que le titanium, métal lourd , est souvent transporté avec la fraction plus grossière. Ce rapport peut donc apporter des indications sur les conditions hydrodynamiques du milieu.

- La taille des grains (échantillonnage)Pour les échantillons prélevés systématiquement, les analyses granulométriques ont été effectuées à l’IFREMER, sur une granulomètre laser Coulter LS120. Pour les autres, c’est un granulomètre laser de type Malvern MASTERIZED S. qui a été utilisé, au laboratoire du DGO à Bordeaux. Les analyses granulométriques par diffraction sont basées sur le principe qu’une particule de taille connue diffracte la lumière selon un angle donné, cet angle augmentant lorsque la taille diminue. Les données granulométriques récupérées seront ici représentées par les quartiles, c'est-à-dire par les dimensions de particules correspondant à des pourcentages cumulatifs de 25, 50 et 75%. Pour certains niveaux, les courbes de fréquences granulométriques ont également été tracées.

- Induration (échantillonnage)Le principe de cette méthode repose sur le remplacement de l’eau présente naturellement dans les pores du sédiment par une résine de synthèse, qui, en séchant, va indurer le sédiment, tout en préservant la fabrique sédimentaire. La résine contient également un pigment réagissant à un éclairage fluorescent. Cette technique permet par la suite, de réaliser des études pétrographiques sur lame mince, et ainsi d’observer les figures de dépôts et d’érosion avec une échelle de l’ordre du micron. Le pigment, qui colore la résine et donc la matrice du sédiment, permet de faire ressortir les particules en noir sous la lumière fluorescente. On peut ainsi caractériser leurs formes et, par un traitement d’image, connaître leur position, leur orientation.

Figure 5: résolutions observées avec (de gauche à droite) l’image RX, le scan d’une lame, et la photographie au microscope (x10).

1 cm1 cm

1 mm

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Ce procédé étant en phase de test lors de la réalisation de ces lames minces, ces indurations ont parfois partiellement échoué.

III. Présentation des résultatsA. Les données bathymétriques

L’éperon Delesse appartient à la marge armoricaine. Il se situe au Nord de celle-ci, et délimite le bassin versant de La Chapelle du bassin versant Ouest-Bretagne. Cet interfluve sépare le canyon de Guilcher (à l’ouest) du canyon d’Ouessant (à l’Est). L’éperon Delesse peut être divisé en deux parties :

Une arête, longue de 34 km, très étroite souvent inférieure à 500 m de large, qui se dessine depuis le bord du plateau continental jusqu’à la plaine abyssale. Sa direction, rectiligne au début, et d’orientation Sud-ouest présente une bifurcation à la profondeur 2300 m vers le sud sud-est. Elle est délimitée de chaque côté par les talwegs des canyons d’Ouessant à l’Est et Guilcher à l’Ouest, qui se trouvent à plus de 500 m en contrebas. Ses flancs ont une pente de 20° en moyenne, mais une partie du flanc ouest est caractérisé par une forte pente, qui peut atteindre 40°

Un promontoire, qui débute peu après la bifurcation de l’arête vers le sud sud-est est de forme rectangulaire. Cette surface, longue de 12.5 km et large de 8 km (100 km²) est en pente douce comparée à celle de l’arête, (pendage Ouest Nord-Ouest, entre 1.35° et 3.6°). La bathymétrie de cette surface varie donc entre 2890 et 3550 mètres. Ses flancs mènent au glacis, à une profondeur de 4200 mètres.

Figure 6: carte bathymétrique (SMF) ombrée de la zone d’étude Les isobathes plus épais sont tous les 500 mètres, et commencent par l’isobathe 500.

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Figure 7: carte des pentes (en degrés).

La carte des pentes, réalisée grâce au logiciel Arcview permet d’observer pour les canyons Guilcher et Ouessant une brusque augmentation de la pente vers 1500 m de profondeur, ce qui leur donne une morphologie en cascade, que l’on observe très bien sur un profil. Cette carte permet également de mettre en évidence un changement dans la forme de l’arête, au niveau de la carotte MD032689.

Ainsi, cette carotte a été prélevée sur un replat, tandis que le flanc Ouest à ce niveau est très escarpé, puisqu’on y observe une pente d’environ 40°. Le flanc Est quant à lui semble se démarquer par un bourrelet qui ressort de l’interfluve. En contre-bas, cet accident topographique a modifié le cours du canyon.

Figure 8: zoom sur la carte des pentes, avec les isobathes.

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B. Les données sismiques L’étude des profils 3.5 kHz, ont permis de differencier 4 types d’échofaciès (Damuth, 1980 ; dans Zaragosi, 1999) :

Nom IIA IIB DF IIIC Echofaciès Echo semi-prolongé

avec réflecteurs sous-jacents

Echo prolongé sans réflecteurs sous-jacents

Unité acoustique transparente

Echo à hyperboles de tailles irrégulières et non tangentes au fond

Apercu

Tableau 2 : les différents échofaciès rencontrés dans les profils

La position des profils a été replacée sur une carte bathymétrique et, en fonction du type d’échofaciès rencontré, un code couleur a été donné. Les parties de profils sans indications d’échofaciès correspondent à des zones où les profils ne m’ont pas permis d’interprétation. Cet état de fait est du à la mauvaise qualité des profils. Ce problème est inhérent à toutes données sismiques relevées sur une pente, puisque celle-ci provoque des artefacts lorsque les ondes viennent se réfléchir sur une surface abrupte et puisque les changements trop rapides de la bathymétrie rendent le suivi des profils très difficile.

C. Etude sédimentologique et stratigraphique des carottes

1. La carotte SEMANE KS10 Elle est placé en bout du promontoire, sur un replat, à une profondeur de 3432 m. Une première description montre une carotte homogène a l’œil nu, de type argileuse. L’imagerie RX révèle un sédiment fortement bioturbé, mais sans autre figures (voir image RX en annexes). L’étude des associations faunistiques et de la fraction détritique grossière permet de dater les dépôts du début de l’évènement d’Heinrich I (à la côte 657 cm), jusqu’à l’actuel (côte 0 cm). Ainsi, on repère : l’Holocène supérieur de la profondeur à 0 à 150 cm, par la présence des G. truncatulinoides et G.

hirsuta dextre, l’Holocène inférieur (150-280 cm) par G. truncatulinoides et G. hirsuta senestre le Younger Dryas (280-360 cm) par un pic d’abondance de N. pachyderma senestre le Bölling-Allerød (360-500 cm) par le retour des G. truncatulinoides (dex.) et G. hirsuta (sen.). l’évènement de Heinrich 1 (500-610 cm) mis en évidence par la présence de grains détritiques,

surtout de type quartz. Il peut être décomposé en 3 phases, l’évènement précurseur européen à la base (590-610 cm), la phase de vélage d’icebergs en provenance de la calotte canadienne, révélée par le pic de grains de carbonates (530-590 cm) et enfin les IRD issus de la débâcle de la calotte européenne, qui finissent l’évènement de Heinrich 1 (500-530 cm).

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Figure 9 : log stratigraphique de la carotte SEMANE 95 KS10

2. La carotte SEMANE KS11 Cette carotte se situe sur la partie Est de l’éperon, à une profondeur de 2840 m. A l’œil nu, elle est homogène et de couleur grise. Le sédiment qui la compose est très compact et sa texture est rugueuse au toucher. Des lavages ont été effectués. Le résidu >150 µm est très faible (3% du sédiment total en moyenne) indiquant un sédiment fin. A la binoculaire, on observe une très grande majorité de spicules d’éponge, ce qui explique la texture, mais aussi une grande quantité de foraminifères benthiques et d’ostracodes. Une étude qualitative des ostracodes permet de mettre en évidence deux populations. On observera ainsi la présence d’espèces autochtones, c'est-à-dire des espèces épibathyales, et d’espèces allochtones issues de la zone phytale (c'est-à-dire sous moins de 20 mètres d’eau). Les espèces de plateforme ne se retrouvent pas dans ce sédiment (Carbonel, comm. Pers.). Les associations de foraminifères semblent indiquer un interstade, avec un assemblage de type tempéré, mais ne semble pas correspondre à l’interstade actuel, de par le grand nombre du type Crassaformis (Duprat, comm. Pers.). Toutes ces informations semblent mettre en évidence un processus gravitaire (dont nous reparlerons dans la partie interprétation) et nous ont conduit à ne pas faire de plus amples études sur cette carotte.

3. La carotte MD 032689

a) Introduction, première description Cette carotte a été faite sur le flanc Est de l’arête près de la crête, à mi-pente, à une profondeur de 2017 m. Lors du prélèvement, 16,4 mètres de sédiment ont pu être récupérés, mais le tube PVC retenant la carotte a été fracturé à la côte 290-300 cm.

Le sommet de la carotte est composé d’un mélange homogène, sans réelles structures apparentes. On aperçoit tout de même des volutes de sédiment plus dense, signes d’un phénomène de fluage important. Sur l’image RX, on observe également la présence de deux graviers, aux côtes 168 et 172 cm, mais qui semblent également avoir été déplacés par fluage, probablement lors du pistonnage par le carottier.

A la côte 280-290 cm se trouve une couche de galets pluricentrimétriques. Ce sont eux qui ont probablement provoqué la rupture du tube PVC.

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Au-delà des galets, le reste de la carotte est constitué de niveaux laminés, où l’on observe également des stratifications obliques et des figures d’érosion. (photos et RX, voir annexes)

b) Présentation des résultats - L’unité 1, du sommet à la côte 190 cm, est composée d’un niveau homogène de vase silteuse, riche en carbonate de calcium (45%). L’étude de la fraction biogène a révélé une association faunistique de type sub-tropicale. la présence des espèces G. hirsuta et G. truncatulinoides, dont le sens d’enroulement est dextre, permet de dater ces dépôts de l’Holocène supérieur.

Pour le reste de la carotte, le signal stratigraphique ne permet pas à priori de donner avec certitude un âge aux dépôts, puisqu’une comparaison avec la carotte de référence dans le Golfe de Gascogne (la MD95-2002, Zaragosi et al., 2000, présentée en page 10) ne permet pas de faire une corrélation évidente. De plus, il semblerait que les périodes datées du Bölling-Allerød, du Younger Dryas et de l’Holocène inférieur ne se soient pas enregistrées dans cette carotte, puisque leurs assemblages faunistiques caractéristiques n’ont pas pu être observé. Des datations au 14C ont été envisagées, mais il n’a pu être réalisé que 3 datations, puisque la quantité de foraminifères était trop faible sur une bonne partie de la carotte. Nous nous contenterons pour la suite de décrire les assemblages.

- L’unité 2, à partir de la côte 190 cm et ce, jusqu’à la couche de galet (280 cm) est composée d’une association faunistique disparate, avec une majorité de N. pachyderma sen. (arctique), mais également une quantité d’espèces sub-arctiques et sub-tropicales non négligeable. De plus, associé à cet association de foraminifères incohérente, se trouvent des grains détritiques de taille supérieure à 150 µm en grand nombre, surtout des grains de quartz mais aussi des débris de roches. Ce niveau se démarque particulièrement de la couche du dessus sur la courbe granulométrique où la médiane passe d’une valeur de 55 µm en moyenne pour le niveau Holocène à 10 µm, en passant brusquement par un pic de 60 µm (200 cm) (voir figure 10). Des datations au 14C ont été effectuées aux côtes 190 cm (sur G. bulloides), 200 cm et 280 cm (sur N. pachyderma sen.). Ainsi ont été trouvées des dates de 10850 +/- 50 ans BP, 21990 +/- 110 ans BP et >49000 ans BP respectivement. On notera également un pic de susceptibilité magnétique à la côte 260 cm.

- L’unité 3 est caractérisée par une couche de galets, d’une taille peu communément rencontrée dans cette zone du Golfe (jusqu’à 5 cm de diamètre !), et de forme anguleuse. Ce sont des débris de roches de type grès et granite. Sur un des galets, on aperçoit des stries glaciaires.

De la côte 290 cm jusqu’à la base de la carotte, on trouve un faciès laminé, présentant également des troncatures obliques, des figures d’érosion et une forte bioturbation par des terriers de zoophycos. Ce faciès peut cependant être découpé en 4 autres unités :

- Unité 4 (290-610 cm) : sur cette partie de la carotte, l’assemblage faunistique est de type arctique, avec des pourcentages de N. pachyderma atteignant les 100%. Les teneurs en carbonate varient entre 10 et 15%. La médiane oscille entre les argiles et les silts fins (alternance des lamines). La base de cette unité est caractérisée par un nombre de lamines par centimètre élevé (jusqu’à 16 lamines/cm), nombre qui décroît jusqu’à 1 lamine/cm au sommet. De plus, le nombre de grains détritiques comptés sur la fraction >150 µm augmente progressivement jusqu’à la côte 430 cm puis décroît légèrement. Cette fraction est surtout composée de quartz. Enfin, on observe peu de surfaces d’érosions, et de troncatures.

- Unité 5 (610-770 cm) : ce niveau est toujours composé d’argiles et de silts, mais l’association faunistique évolue vers un type sub-arctique. Il ne contient plus de fraction terrigène supérieure à 150 µm. le nombre de figures d’érosion y est important (annexe X : image RX).

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- Unité 6 (770-970 cm) : elle est encore une fois composée d’une association faunistique de type sub-arctique, mais on observe tout de même deux brefs retours de l’espèce froide N. pachydermasen. à 45% (770 et 800 cm). La granularité est de type argile, avec quelques fines lamines de silt. Ce qui différencie cette unité des autres est la présence en grande quantité de monosulfures, de terriers piritisés (voir figure en annexe) et surtout une augmentation de la proportion de la teneur en carbonate, qui est en moyenne de 30%. Le pourcentage de silt par rapport à la fraction fine y est plus faible que dans le reste de ce faciès à lamines. La présence de pyrite influe sur le signal de susceptibilité magnétique, qui augmente légèrement.

- Unité 7 (970-1640 cm) : cette unité est caractérisée par le passage assez rapide d’un assemblage faunistique sub-arctique à arctique. Les autres propriétés physiques et chimiques ne présentent pas de grandes variations. Ainsi, le nombre de grains de quartz par gramme est entre 300 et 700 grains, la teneur en carbonate est d’environ 15%. On remarquera tout de même une légère augmentation du pourcentage de silt sur la fraction fine entre 1390 et 1440 cm.

Figure 10 : log stratigraphique, propriétés physique et chimique de la carotte MD032689.

c) une étude plus détaillée des lamines Afin de mieux comprendre les processus de dépôts des lamines, une observation de la forme, taille, orientation, granularité a été effectuée, et ce, grâce au procédé de l’induration et grâce à des granulométries réalisées sur des prélèvements haute résolution (lamines par lamines). Les granulométries ont été réalisées sur trois ensembles de lamines, aux côtes 343-348.4 cm, 752.6-754.3 cm et 759.5-761.6 cm. Le niveau 341-351 cm est situé dans l’unité 4, qui est caractérisée par l’association de type arctique et par un nombre important de lamines par centimètre. On y observe de plus très peu de figures d’érosion et ces lamines sont sub-parallèles. Les courbes granulométriques présentent un mode principal dans les argiles, très constant dans l’ensemble des lamines échantillonnées. On trouve également un second mode dans les silts, qui présente une proportion variable selon les lamines.

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Figure 11 : positions des prélèvements et courbes granulométriques associées (côte 341-351).

Les niveaux 752-754.3 cm et 759.5-761.6 cm sont dans l’unité 5, et correspondent également à une phase où le nombre de lamines est relativement faible. Dans cette zone, les troncatures sont bien plus présentes, et les courbes granulométriques sont ici bimodales, voire présentant un mode principal dans les silts et un mode secondaire dans les argiles. Les couches entre les lamines ont une courbe granulométrique avec un mode étalé dans les argiles.

Figure 12 : positions des prélèvements et courbes granulométriques associées (côte 752-762).

Les prélèvements pour les indurations ont été faits aux profondeurs 341-351 cm, et 750-760 cm. Une analyse au microscope à lumière polarisée, en grossissement x10 a révélé sur la lame 750-760 cm, des lamines composées essentiellement de grains de quartz. Sous la lumière fluorescente, on observe particulièrement bien l’angulosité de ces grains, ce qui suggère qu’ils ont subi très peu de transport. Cela signifie qu’ils ont pu être transportés en régime fluviatile sur une très courte distance ou bien qu’ils se sont déposés suite à un relargage d’icebergs. Les lamines semblent en fait composées du même sédiment que la matrice environnante, mais avec une plus faible proportion de fines. Il semblerait qu’elles se soient alors formées par un vannage des particules plus fines.

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Figure13 : détail d’un ensemble de lamines, côte 760 cm sous lumière fluorescente.

Sur la lame 341-351 (voir tableau ci-dessous), on observe la présence de grains moins anguleux jusqu’à des grains sub-anguleux. La limite entre matrice environnante et lamine semble plus floue que dans l’unité 5. La structure peut varier d’une lamine à une autre. Ainsi, on trouve un jeu de lamines allant d’une simple augmentation dans le nombre de grains présents dans la matrice à une composition faite par une majorité de grains anguleux à sub-anguleux, dont le contact avec les argiles environnantes est relativement plus net. Il est important de remarquer qu’on observe une différence dans la distribution granulométrique et dans l’observation pétrographique entre les lamines issues de l’unité 2 et celles de l’unité 5.

Pour tenter de connaître leur mode de formation, une comparaison a été faite avec d’autres lamines, issues d’un évènement turbiditique et d’une couche de délestage d’icebergs.

Observation pétrographique sur lames indurées : Pour mémoire, nos lamines sont composées de grains sub-anguleux à très anguleux et il semblerait qu’au sein de l’unité 5, les particules fines soient en quantité moindre. Dans une lamine de délestage, les grains sont tout aussi anguleux, mais sont entourés d’une matrice argileuse.Enfin, dans une turbidite, les grains sont de plus en plus fins puisque les lamines sont granodécroissantes et ils ne sont pas contenus dans une matrice argileuse.

Fréquences granulométriques : Nous avions vu que les courbes granulométriques des lamines du tronçon 750-760 étaient composées de deux modes (argiles-silts) d’importance variable. Les lamines contenues dans le niveau 341-351 ont quant à elles un mode principal argileux, et parfois un mode secondaire silteux. Une lamine ice-raftée est composée d’un mode principal dans les argiles, et d’un mode secondaire mineur dans les silts. D’une manière générale, la distribution de la taille des grains est étalée, le sédiment est mal classé (Auffret et al., 1996). Une turbidite est un évènement gravitaire dont le transport en suspension est prépondérant. De ce fait, un tri granulométrique s’opère lors du dépôt. Une lamine turbiditique est donc caractérisée par une courbe granulométrique très bien classée.

1 mm

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induration Fréquences granulométriques

Lamines ice-raftés Carotte MD032692

(d’après Mojtahid, 2004)

Lamines de la MD032689

Unité 4 (côte 346 cm)

Lamines de la MD032689

Unité 5 (côte 753 cm)

Lamines turbiditiques (Carotte MD032690)

(d’après Denhard, 2004)

Tableau 3: comparaison des différents types de lamines en fonction des fréquences granulométriques et de la structure observée sous lumière fluorescente.

En vue de ces résultats, il apparaît donc que les lamines de l’unité 5 ne sont issues ni d’ice-rafting ni d’une turbidite. En effet, elles ne semblent pas avoir été formées par simple chute ou décantation comme le sont les couches ice-raftées, mais elles n’ont pas subi non plus un tri granulométrique drastique inhérent au transport turbiditique. Elles paraissent néanmoins avoir été l’objet d’un remaniement. Les lamines de l’unité 4 sont quant à elles beaucoup plus proche du type ice-raftée. La différence réside dans la proportion de particules grossières, moins importante que dans le type ice-rafté, et dans l’approche pétrographique des lamines, puisque celles-ci semblent mieux s’individualiser des dépôts environnants que les lamines issues d’ice-rafting.

1 mm

1 mm

1 mm

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d) L’énigme du niveau 770-970 cm Ce niveau se caractérise par une augmentation des minéraux issus d’une diagenèse précoce, mais également du carbonate de calcium, jusqu’à des teneurs de 35%. Pour essayer d’expliquer cette particularité, nous avons cherché dans un premier temps l’origine de cette teneur en calcium. Pour ce faire, une comparaison avec la teneur en strontium a été faite. Rappelons que dans une carotte hémipélagique, comme la MD032692 (Mojtahid, 2004), il existe une relation linéaire entre ces deux éléments, puisque leur assimilation dans les tests par la faune carbonatée se fait toujours avec le même rapport. En traçant le graphique des valeurs de strontium en fonction de celles du calcium, on remarque trois nuages de points. Une macro, que j’ai réalisée sous Visual Basic m’a permis de donner des couleurs aux points, en fonction d’un code couleur attribué aux différentes unités rencontrées dans la carotte. Cette technique met en évidence un lien étroit entre la position des points sur le graphique et la période de dépôt.

Figure 14 : teneurs en strontium en fonction des teneurs en calcium dans la MD032689. les codes couleurs sont replacés sur le graphique du %pachy en fonction de la profondeur.

Ainsi, il apparaît que l’Holocène est caractérisée par de fortes teneur en calcium et en strontium, tandis que le faciès à lamines contient peu de ces éléments. Pour le niveau 777-970 cm, on constate un enrichissement en calcium par rapport au strontium.Si nous comparons ces rapports Strontium/Calcium avec ceux obtenus sur une carotte composée uniquement de niveaux hémipélagiques, comme la carotte MD032692, nous constatons la même tendance, à savoir les fortes teneurs pendant l’Holocène et les valeurs plus faibles pendant la période glaciaire (la carotte MD032692 a été daté avec précision grâce au travail de Myryem Mojtahid en 2004). Les points représentés ci-après ne tiennent compte que d’une partie des valeurs mesurées, qui correspondent à une durée de temps comprise entre l’évènement d’Heinrich 2 et l’actuel). Les fortes valeurs en Sr et Ca s’expliquent par une forte production primaire dans le Golfe de Gascogne lors des stades chauds, les faibles teneurs par une productivité plus faible lors des stades froids ainsi que par une dilution par du matériel détritique. Sur le graphique, on observe également des points rouges et oranges, situés entre les deux nuages de points correspondants respectivement au stade 2 et à l’Holocène. Ils représentent les teneurs en calcium et strontium pendant le Bölling-Allerød et le Younger Dryas. Bien qu’on ne puisse parler de transition entre les

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stades isotopiques, on observe néanmoins un passage progressif de ces teneurs depuis les valeurs faibles en carbonate et strontium de la période froide vers les valeurs élevées de l’Holocène. Sur notre carotte, ces valeurs intermédiaires sont manquantes, ce qui vient confirmer l’absence des dépôts datés de cette période, comme nous l’avions émis lors de l’étude sratigraphique.

Figure 15 : comparaison des teneurs en calcium et strontium des carottes MD032689 et MD032692.

IV. interprétation des résultatsMaintenant que les résultats ont été présentés, on peut tenter de les interpréter. Pour cela, nous reprendrons les résultats obtenus un par un, et nous les discuterons.

A- Les unités morphologiques rencontrées sur la pente

1- Les données bathymétriques Les têtes de canyons : Il existe deux hypothèses pour expliquer le seuil à environ 1500 mètre de profondeur, suivi par le surcreusement du substrat par les canyons. La première, proposée par Vaillant (1988) propose une origine géologique. Le substrat à cet endroit serait composé d’une couche de calcaire très induré datée de l’Albien, que l’on retrouverait également sur le flanc septentrional de la terrasse de Meriadzek. Cette plateforme carbonatée s’entendrait depuis le canyon de Shamrock jusqu’à celui de Blackmud. Ensuite, à l’Est, elle présenterait une résistance à l’érosion moindre. La deuxième hypothèse, émise par Bourillet (2003) serait un surcreusement causé par une érosion régressive des tête de canyons. Ces deux hypothèses peuvent être couplées : c’est parce qu’il y a érosion régressive (le canyon se creuse depuis sa partie avale et « régresse » vers l’amont) de couches alternativement tendres/dures qu’il y a ces cascades. L’éperon au niveau de la carotte MD032689 : il apparaît qu’à cet endroit, un replat adoucit la pente de l’arête, tandis que le flanc ouest connaît de fortes pentes, et que le flanc est forme un bourrelet. Il semble que cet structure trouve une origine gravitaire, comme si la couverture sédimentaire de cette partie de l’arête s’était affaissée. De plus, on observe que cet évènement a eu des conséquences en contre-bas de l’arête, puisque le chenal du canyon contourne l’excroissance. Un profil a été tracé le long du chenal, au fond du talweg (le profil est présenté en figure 16). Il apparaît alors que le chenal ne semble pas être à l’équilibre, c'est-à-dire qu’au niveau du contournement, il est en sur-élévation par rapport à sa pente normale, ce qui appuie la théorie d’un écoulement gravitaire.

Ca Ca

Sr

MD03 2689 MD03 2692

Holocène Holocène

Stade isotopique 2

Younger Dryas et B/A

??Faciès à lamines

770-970 cm

(Coups/min) (Coups/min)

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Figure 16 : profil bathymétrique d’une partie du chenal d’Ouessant. On observe que le chenal ne semble pas à l’équilibre et qu’il est surélevé au niveau de l’excroissance issue du flanc Est de l’éperon Delesse.

2- Les données sismiques

Figure 17 : position des différents échofaciès rencontrés sur la zone.

Les échofaciès que l’on retrouve dans la zone de l’éperon, peuvent être interprétés en terme de type de dépôts. Ainsi, l’échofaciès IIA s’apparente à un dépôt de sédiments argilo-silteux, l’échofaciès IIB dénote la présence de sédiments grossiers en surface, l’échofaciès IIIC peut être interprété comme étant un ensemble de sédiments rencontrés au sein de chenaux érosifs, mais on peut également le voir comme des artéfacts du à la pente. Enfin, l’unité acoustique transparente DF indique un transport en masse de type slump.

Les profils nous ont donc permis de mettre en évidence une sédimentation argilo-silteuse sur les parties hautes et médianes des éperons. On note la présence de sédiments grossiers intercalés dans des niveaux plus fins (argilo-silteux) ou en surface de sédiment sur les parties médianes des éperons. Ces faciès pourraient correspondre à une sédimentation de type péri-glaciaire, qui permettrait le dépôts de galets tels que ceux que nous avons retrouvés dans la carotte MD032689. Les canyons présentent un échofaciès de type IIIC, ce qui indique leur caractère érosif. Une unité acoustique transparente a été découverte au niveau de l’arête à hauteur de la carotte. Cette unité se retrouve sur le profil 107 issu de la mission SEDIMANCHE 1. Cette unité transparente mesure environ 2 mètres d’épaisseur et a été interprétée comme étant un slump. Au dessus et en dessous de l’unité, on trouve l’échofaciès IIA, qui correspond à nos séquences argilo-silteuses.

bourrelet

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Figure 18 : tronçon interprété du profil 107 (SEDIMANCHE 1).

B- Les processus de dépôts

a) Le faciès homogène : l’unité 1 Il se retrouve au sommet des 3 carottes étudiées. Dans la KS11, Le fait que ces dépôts soient composés d’une grande quantité de spicules d’éponge et qu’on observe des ostracodes de type épibathyal et phytal, alors qu’on n'en observe pas dans les carottes situés à proximité semble indiquer une sédimentation hémipélagique, couplé à des apports gravitaires en provenance de la plateforme, ce qui va dans le sens des travaux de Zaragosi (et al., 2000) montrant une alimentation gravitaire en sable, toujours active dans les grands fonds. Cette constatation pourrait conduire à l’hypothèse d’une remise en suspension des particules par des courants tidaux, assez forts dans cette partie de la marge, puis de leur chute vers le domaine profond. La présence d’un talweg, en contrebas de cette carotte (680 mètres plus bas et à peine 2 kilomètres à l’Est) pourrait permettre un transport préférentiel de ces particules jusqu’à leur dépôt sur l’éperon. Il semblerait donc que dans cette carotte, un dépôt qui semble homogène ait pu être causé par des processus gravitaires, couplé à une sédimentation hémipélagique.La carotte KS10, bien que fortement bioturbée par des terrier de zoophycos a enregistré l’Holocène dans son intégralité, sans discontinuité. La sédimentation sur cette zone est donc de type hémipélagique. Dans la carotte MD032689, l’Holocène n’est représenté que partiellement, puisqu’on ne retrouve que la partie datée de –6 ka jusqu’à l’actuel.Il est intéressant de constater que sur l’éperon à une profondeur supérieure à 2000 mètres, les processus sédimentaires conduisent au dépôt de couches à priori homogènes pendant l’Holocène.

b) Le niveau disparate au-dessus des galets : l’unité 2 L’assemblage faunistique qui le compose ne correspond à aucune association de foraminifères

rencontrée dans le Golfe de Gascogne. Le sédiment est totalement bouleversé, on observe des volutes de grains grossiers, que l’on

pourrait associer à un phénomène de fluage. son sommet est en discordance stratigraphique avec le niveau Holocène, et le hiatus est daté à

plus de 6000 ans.

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Si ce niveau n’est pas un artefact créé par un pistonnage violent lors du carottage, il pourrait s’agir d’un évènement gravitaire de type slump.Celui-ci aurait été causé par une déstabilisation du sédiment initiée en haut de l’éperon par une surcharge sédimentaire. Baltzer (et al., 1995) a ainsi démontré qu’une épaisseur de 8 mètres de sédiment sur une pente de 8° suffit à provoquer une surcharge sédimentaire qui, en se déséquilibrant conduit à un évènement gravitaire. Au niveau de la carotte MD032689, la pente est d’environ 10°, ce qui est amplement suffisant pour permettre un écoulement gravitaire de type slump. Celui-ci aurait eu une action érosive sur les dépôts présents, en supprimant les sédiments déposés depuis la fin de Heinrich 1 (et en laissant donc la couche de galet déposés sur la zone) jusqu’à la fin du Younger Dryas. Cette théorie est également appuyée par le graphique présentant des teneurs en strontium par rapport aux teneurs en calcium. En effet, la comparaison de ces valeurs avec celles obtenues sur une carotte hémipélagique montrait l’absence du nuage de points correspondant à ces périodes de temps, ce qui pouvait indiquer un non-dépôt ou une érosion, mais ce qui permet d’infirmer l’hypothèse du fluage par pistonnage, car, même si ces niveaux avaient été déplacés dans la carotte, ont les aurait tout de même retrouvés dans le graphique. De plus, les données bathymétriques, qui ont permis de mettre en évidence une coulée de débris sur le flanc de l’arête juste à côté de l’endroit où a été prélevée la carotte MD032689, prouvent que ce phénomène n’est pas exceptionnel sur cette partie de la marge. Enfin, l’échofaciès transparent épais d’environ 2 mètres trouvé sur le profil 107 (SEDIMANCHE 1) qui passe au niveau de la carotte, semble confirmer cette interprétation.

c) La couche de galets : l’unité 3 Pour qu’un galet de la taille de ceux rencontrés dans cette carotte se fasse transporter jusque sur l’éperon, il faut des vitesses bien au-delà des 500 cm/sec, ce qui n’a jamais été observé dans la zone. La seule explication est donc un transport par les icebergs puis un dépôt par gravité lorsque ceux-ci fondent. Leurs formes et la présence des stries glaciaires confirment cette hypothèse. Des galets de cette taille ont déjà été recensés dans le Golfe de Gascogne, par Scourse (en 1990) sur la plateforme continentale au centre et au sud de la Mer celtique, et par Berthois sur le banc de Porcupine (1961) et au nord-ouest du Golfe plus généralement (1973, 1959). Ce dépôt ne semble pas être homogène sur l’ensemble du Golfe, les galets se retrouvant plutôt par paquets lenticulaires. Il serait synchrone à l’évènement de vêlage d’iceberg associé à Heinrich 1.

d) le faciès à lamine de l’unité 4 Il correspond à une phase de dépôt caractérisée par :

Un nombre important de lamines par centimètres dont les courbes granulométriques indiquent un mode principal dans les argiles, et un mode secondaire dans les silts, mais cette tendance peut s’inverser. Les grains grossiers qui les composent sont anguleux, ce qui pourrait dénoter une origine par ice-rafting, ou par un transport dans un fluide de courte distance.

La présence de l’espèce arctique N. Pachyderma (sen.), donc la quantité est de 100% dans ce niveau, ce qui donne à la courbe d’abondance une forme de plateau.

Une diminution des surfaces d’érosions.

Les indications stratigraphiques semblent donner un âge correspondant à la Terminaison I. Cette période est en fait la fin du stade isotopique 2, c'est-à-dire la fin de la dernière période glaciaire (Eynaud, 1999). Elle est associée, dans le Golfe de Gascogne à de fortes arrivées de matériaux terrigènes par les systèmes turbiditiques, dont la fréquence d’activité est à son paroxysme (Zaragosi, 2001). Cette période est donc marquée par de forts taux de sédimentation dans le domaine profond. il semblerait logique que cette caractéristique puisse également influer sur le domaine de la pente continentale.Les lamines que l’on retrouve dans la MD032689 paraissent être liées à cette période de temps particulière. Il existe deux hypothèses qui pourraient expliquer leur mode de formation :

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La première montre un lien étroit de ces lamines avec les turbidites qui s’écoulent dans les canyons avoisinants. En effet, un article de Hesse (2004) fait état d’un faciès sédimentaire, consistant en une alternance de couches centimétriques d’argiles et supportant un grand nombre de grains d’IRD qui se seraient déposées par un processus de détachement d’une coulée turbide. Pour qu’un nombre important d’IRD soit incorporé au sein d’une même séquence de lamines, il faut bien plus de temps que ce que met une turbidite à dévaler la pente. Sa théorie repose donc sur une application des observations de Sparks (Sparks, 1993) qui montre qu’une coulée turbiditique peut se diviser en deux à partir du moment ou le dépôt de particules pendant le trajet est suffisant pour que le nuage turbide voit sa densité devenir inférieure à celle du fluide environnant et pour qu’il se détache alors du reste de la coulée. En présence d’une stratification des eaux, le nuage résultant de ce détachement se déplace au niveau d’une couche de densité équivalente. les particules qui le composent se déposent ensuite par décantation, ce qui permet l’incorporation de grains d’IRD à ces niveaux.D’après Hesse, c’est ce phénomène qui se produirait lors des phases accrues de débâcle enregistrées en mer du Labrador. Ce même phénomène pourrait être à l’origine de nos lamines.

La deuxième hypothèse repose sur un processus de type contouritique (pour plus de détails, voir IV-3-e). les figures d’érosions moins nombreuses et le mode argileux encore dominant pourraient s’expliquer par des conditions hydrodynamiques plus calmes à cette profondeur. Les figures contouritiques ont été cartographiées dans le golfe de Gascogne plus au Sud sur le Plateau Landais (Faugères, 1998) et plus au Nord au niveau des éperons Berthois, Espérance et Brenot (Bourillet et al., 2003) par des profondeurs entre 1000 et 2000 mètres et morphologiquement mieux exprimées sur les flancs orientaux.

e) Le faciès à lamines de l’unité 5 Il est formé par une succession de lamines planes, à stratifications obliques, entrecoupés par des

figures d’érosion et par une intense bioturbation. Les lamines, silto-argileuses, composées de grains anguleux et d’une faible proportions de fines

ont subi un vannage. Les associations faunistiques sont de type sub-arctique.

Les données stratigraphiques permettent de supposer que ce niveau date du Dernier Maximum Glaciaire (DMG). En effet, il est à présent admis que cette phase climatique correspond à des conditions relativement chaudes en Atlantique Nord (Eynaud, 1999) avec des phases de remontées actives de la Dérive Nord Atlantique (Zaragosi et al. 2001). Tous ces résultats semblent pointer un processus déjà évoqué au large de la marge portugaise (Faugères et al. 1999) et à l’ouest de la marge anglaise (Knutz et al., 2002). Ce processus serait relié aux courants de fonds qui modifient les dépôts sous-marins sous forme de contourites. La définition stricte du terme de contourite, est donnée pour un sédiment déposé ou remodelé significativement par des courants géostrophiques stables (Faugères et Stow,1993). Ces courants affectent le domaine profond en érodant de grandes zones du glacis, en découpant des chenaux profonds (Faugères et al., 1999) et en construisant de grandes structures le long de la pente (Faugères et al., 1998). Il sont aussi des agents efficaces du transport et de la redistribution de particules terrigènes et biogéniques sur des distances de plusieurs milliers de kilomètres (Cremer, 1993). Cette redistribution, induite par des variations des conditions cinétiques se déroule en deux étapes, pendant lesquelles alternent des moments d’érosion associés à des courants intenses (les tempêtes abyssales) puis de longues périodes de dépôts en condition stables. Un sédiment de type contouritique est donc formé par un faciès à lamines, dont les figures d’érosions sont nombreuses, issues des tempêtes abyssales, et dont la biotrubation y est intense, ce qui ressemble fortement à notre faciès.

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f) le faciès à lamines de l’unité 6 Il est formé par le même type de lamines que celles de l’unité 5. Il contient une grande concentration en pyrite et en monosulfures. Il diffère de par sa concentration en carbonate de calcium, puisqu’il atteint des valeurs de 35%

de CaCO3. Quel est le phénomène qui peut influer sur cette augmentation en calcium ?Nous avons dénombré trois fractions dans lesquelles cet élément pourrait être intégré :

Une fraction biogène : le calcium pourrait être fixé dans les tests des foraminifères. Cependant, cette hypothèse semble compromise par le fait que nous ne trouvions aucune augmentation significative du nombre de foraminifères sur la fraction supérieure à 150 µm. Nous avons alors envisagé que cette augmentation de calcium pourrait être reliée à un développement important de coccolites. Des frottis ont donc été réalisés sur ce niveau, en deux points, ainsi que sur 2 échantillons situés avant et après le faciès de l’unité 6. Aucune variation notable du nombre de coccolites n’a été repérée (Giraudeau, com. Pers.).

Une fraction terrigène : l’augmentation du calcium pourrait être en relation avec une période d’apports terrigènes accrus. Le calcium pourrait ainsi être fixé sur des minéraux silicatés ou sur des minéraux carbonatés. L’hypothèse des minéraux silicatés est écartée, puisque les mesures de calcimétrie indiquent aussi cette augmentation (l’utilisation de l’acide pour cette méthode n’agit que sur les carbonates). Les minéraux carbonatés d’origine continentale sont surtout issus de l’érosion des roches de type craies (c'est-à-dire de roches formées par l’accumulation importante de particules biogènes) puisque c’est sous cette forme qu’on les rencontre d’une manière générale sur terre. Le rapport strontium/calcium devrait donc toujours se trouver sur la droite de régression linéaire, ce qui n’est pas le cas. De plus, la courbe du rapport calcium/potassium (figure 19) semble également enregistrer une augmentation du calcium, mais pas du potassium. Cela ajoute un argument pour dire que le calcium ne semble pas provenir d’une fraction terrigène.

Une fraction formée par de la diagenèse précoce : c’est la dernière possibilité que nous pouvons à priori évoquer pour expliquer cette formation de carbonate de calcium dans notre dépôt. Cette hypothèse a de plus déjà été évoquée pour des sédiments trouvés sur l’éperon Brenot (Auffret et al., 1996).Quelle pourrait être la cause de ce phénomène ?

Figure 19 : courbes stratigraphique et propriétés physiques et chimiques du niveau 770-970 cm.

Associée à cette augmentation en calcium, on observe une diminution du silt par rapport à la fraction fine. Ce pourcentage donne une indication sur les processus hydrodynamiques et plus particulièrement sur les vitesses de courants (McCave et al., 1995). Ainsi, un fort pourcentage de silt montre un vannage des fines par des courants, et donc des conditions hydrodynamiques plus intenses. Ici, il semblerait alors que le niveau 770-970 cm ait enregistré une baisse dans l’activité des courants. Cette interprétation peut être appuyé par la

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diminution du rapport Ti/K, ce qui indique une baisse dans la taille des particules terrigènes amenées sur la zone ainsi que par la présence accrue des monosulfures et des terriers pyritisés, puisque ceux-ci dénotent une mauvaise ventilation des eaux de fonds, mettant en place des zones anoxiques.

g) le faciès à lamines de l’unité 7 Il est caractérisé par un assemblage faunistique arctique à la base de la carotte, et qui devient

sub-arctique au sommet de cette unité. Il est lui aussi composé de lamines de type argilo-silteuses, planes et obliques, avec quelques

troncatures. les autres paramètres physiques ne présentent pas de grandes variations.

Ce niveau, peu différent du faciès 2 sauf par son association faunistique semble donc s’être formé par les mêmes processus, à savoir probablement un modelage par des courants de fonds. Le signal stratigraphique, peu reconnaissable, ne permet pas de savoir avec certitude jusqu’à quelle période remontent les sédiments.

C- Le fonctionnement des courants de contours :la position des masses d’eau dans le temps Après avoir mis en évidence que sur l’éperon, à une profondeur de 2000 mètres environ, on observe des dépôts hémipélagiques et gravitaires pendant l’Holocène tandis que le dernier maximum glaciaire semble être caractérisé par des dépôts contouritiques, on peut se demander quel phénomène justifie les différences hydrodynamiques enregistrées dans le temps. Pour mieux cerner ce problème, et afin d’étayer notre théorie sur les courants de fonds, nous avons cherché à connaître l’évolution des positions et intensités des masses d’eau selon les stades isotopiques. Actuellement, dans le Golfe de Gascogne, on recense quatre masses d’eau :

L’eau de surface Atlantique jusqu’à 800 mètres de profondeur, La veine d’eau méditerranéenne, de 800 à 1500 mètres de profondeur, L’eau profonde de l’Atlantique Nord, de 1500 à 3000-3500 mètres L’eau de fond Antarctique, au-delà.

Durant le stade isotopique 2, les conditions environnementales, climatiques, géographiques étaient complètement différentes des conditions actuelles. Le niveau marin, bien plus bas, se trouvait à environ –120 mètres de l’actuel (Fairbanks, 1989). Pendant le dernier maximum glaciaire, le système Manche était un méga paléo-fleuve, qui drainait toute l’Europe de l’Ouest, apportant beaucoup de particules terrigènes mais également une forte quantité en eau douce. Le front polaire avait migré de 1000 Km vers le sud et les eaux marines étaient glacées jusqu’à la latitude de 50°N (CLIMAP, 1981). La branche européenne du Gulf Stream était également décalée vers le sud et nourrissait l’Europe en chaleur et en humidité (Eynaud, 1999). Au niveau des masses d’eau, on sait aujourd’hui que la circulation thermohaline a connu de brusques variations et qu’elle a été globalement ralentie (Duplessy, 2004). Il apparaît que : - Les Mers de Norvège et du Labrador étaient couvertes de glace, ce qui a provoqué un décalage vers de plus basses latitudes de la formation de l’eau profonde Atlantique (Duplessy, 2004). Cela se traduit alors par une pénétration moindre de cette masse d’eau dans le Golfe de Gascogne, et à une profondeur plus faible, localisée aux environs de 2500 mètres de profondeur. - En dessous de celle-ci on retrouvera l’eau de fond antarctique, peu ventilée (Labeyrie et al., 1992) et très froide (au environ de –1°C) puisque ne pouvant se mélanger avec les eaux intermédiaires comme cela se fait actuellement (Duplessy, 2004). - Enfin, la veine d’eau méditerranéenne semble quant à elle avoir vu son activité décuplée pendant le Dernier Maximum glaciaire. Bien que le ralentissement de l’activité de la NADW provoque une baisse dans la quantité d’eau qui entre dans la Méditerranée, et donc une baisse de la quantité d’eau sortante (Weaver et al., 2000), la diminution générale du niveau des eaux resserre la géométrie du détroit de Gibraltar, ce qui amplifie la vitesse du courant de cette masse d’eau, comme le prouvent les dépôts contouritiques datés de cette époque qui ont été observés au large de la côte portugaise

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(Schönfield et Zahn, 2000). Cela provoque également une diminution de la hauteur de cette couche d’eau, et son plongement à près de 800 m plus bas (Béthoux et Pierre, 1999). Si l’on tient compte de ces résultats, cette masse d’eau se situerait donc à une profondeur d’environ 2000 mètres dans le Golfe de Gascogne, ce qui pourrait justifier les dépôts contouritiques rencontrés sur l’éperon Delesse à cette profondeur. D’après Schönfield (et Zahn, 2000), la vitesse de la veine d’eau méditerranéenne profonde aurait ensuite baissée au cours de la Terminaison I. Cela semble également avoir été enregistré dans la carotte MD032689, puisqu’on observe moins de figures d’érosions et que les lamines, qui semblent plus planes pourraient être formées par le dépôts des IRD et par des coulées turbiditiques.

Toutes ces données semblent indiquer que la veine d’eau méditerranéenne, plus intense et plus profonde lors du dernier maximum glaciaire pourrait être la masse d’eau responsable des phénomènes contouritiques que l’on retrouve dans la carotte MD032689, à une profondeur de 2000 mètres.

D- Synthèse des résultats

Figure 21 : synthèse des processus sédimentaires actifs pendant le dépôt des unités 1 et 2.

Figure 20 : Log synthétique de la carotte MD032689

Figure 23 : synthèse des processus sédimentaires actifs pendant le dépôt des unités 5, 6 et 7.

Figure 22 : synthèse des processus sédimentaires actifs pendant le dépôt de l’unité 3 et 4.

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ConclusionCette étude, qui portait sur la couverture sédimentaire et les processus associés sur la pente continentale de la marge armoricaine et plus spécialement sur l’éperon Delesse, a permis de faire ressortir quatre principaux résultats : Les études lithologiques et sédimentologiques ont permis de mettre en évidence au moins 4 processus sédimentaire, interconnectés et qui ont été difficile voire impossible à certains niveaux de séparer. Ce sont : - Une sédimentation hémipélagique, surtout pendant l’Holocène, - Des processus gravitaires avec:

Des coulées de débris, Des turbidites au sein des canyons, dont le débordement peut conduire au dépôt sur les

interfluves. - Une sédimentation glaciaire liée au vêlage d’icebergs, lors des évènements d’Heinrich, qui conduit à la formation de couches d’IRD. - Un processus contouritique pendant le Dernier Maximum Glaciaire, vannant la fraction fine du sédiment de façon discontinue dans le temps et conduisant à la formation d’un faciès laminé. En plus de ces processus sédimentaire, une diagenèse précoce a été mise en évidence. Ce phénomène se traduit par une augmentation des teneurs en calcium dans l’unité 6 de la carotte (770-970cm). Cette précipitation de carbonate de calcium, qui s’accompagne d’une augmentation de la proportion en pyrite et d’une diminution du pourcentage silt/fraction fine, semble liée à une période de réduction des courants de contours et d’une baisse de la ventilation des eaux.Une étude stratigraphique des sédiments de haut de pente semble très délicate, puisque les travaux que j’ai réalisé dans ce sens sur la carotte MD032689 ont été fortement perturbés par les remaniements par les courants, par les écoulements gravitaires et par le nombre trop peu important de foraminifères. Un cadre stratigraphique a tout de même été réalisé, dans lequel a été replacé la période de temps comprise entre le stade isotopique 2 et l’évènement d’Heinrich 1. Puis, on retrouve l’Holocène supérieur tandis que le Bölling-Allerød et le Younger Dryas n’ont pas été enregistrés.Enfin, il apparaît que le principal contrôle de la sédimentation sur l’interfluve, est de type hydrodynamique, selon la position et l’intensité des masses d’eau dans le Golfe de Gascogne. C’est plus particulièrement la veine d’eau méditerranéenne qui semble être la principale responsable des dépôts contouritiques rencontrés sur l’éperon. En effet, la stratigraphie que nous avons obtenue nous a permis de positionner cette veine d’eau dans le temps et de connaître son intensité. Ainsi, cette masse d’eau est plus active durant les périodes glaciaires (courant plus intense), ce qui se traduit sur l’éperon par une augmentation des faciès contouritiques.

PerspectivesDans un premier temps et toujours sur la zone de l’éperon, il semble important de continuer à traiter les données sismiques et acoustiques qui n’ont pu être exploitées pleinement durant ce stage. L’étude des lamines peut également être complétée, avec par exemple l’introduction de la statistique afin d’essayer de mieux décomposer les différents processus qui semblent agir en même temps et éventuellement de trouver une cyclicité dans leur mode de formation. A l’échelle régionale, il me semble essentiel d’étudier plus en détail l’éperon, et ce, à tous les étages bathymétriques (par carottage radial), ainsi que les autres interfluves, afin de savoir si les processus évoqués ici sont ubiquistes à la zone et si on peux suivre la position des différentes masses d’eau dans le temps et l’espace avec pour exemple la veine d’eau méditerranéenne.Enfin, il serait enthousiasmant de pouvoir relier toutes les études faites sur l’ensemble de la marge armoricaine (plateforme et domaine profond compris) pour connaître de manière générale la sédimentation et les processus sédimentaires du Golfe de Gascogne.

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ANNEXES

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Figure I : images RX de la carotte MD032689

33

Figure II : image RX de la carotte SEMANE KS10

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Figure III : image RX de la carotte SEMANE KS11

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Figure IV : détail du niveau 770-790 cm dans la carotte MD032689.

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Figure V : troncatures observées sur la carotte MD032689.

Annexe VI: macro programmée sous Visual Basic pour donner le code couleur aux points du graphique Sr=f(Ca)

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(les lignes commencant par des « ‘ » sont des commentaires ou des bouts de code non usités. Ainsi, une barre de progression avait été faite, mais ne fonctionnait que partiellement, elle a donc été désactivée.

Sub labels() '' labels Macro ' Macro enregistrée le 18/05/2004 par virginiw '' Touche de raccourci du clavier: Ctrl+Maj+L Dim ITotal As Integer, Idebut As Integer, Ifin As Integer Dim Pts As Points, I As Integer Dim Nom_Feuille As String, FeuilleGraphe As String 'Nom_Feuille = Application.InputBox("nom de la feuille contenant les valeurs cortex", "tudiiim!", Type:=1) Idebut = Application.InputBox("numero de ligne de départ (attention, j ai bien dit numero de ligne)", "cote de départ", 1) Ifin = Application.InputBox("quelle est le numero de ligne final?", "fin de carotte", Type:=1) ITotal = Ifin - Idebut

' Load frmProgressBar ' With frmProgressBar ' .ProgressBar.Scrolling = ccScrollingStandard ' .Show False 'End With 'UpdateProgressBar 0, "Processing..." 'ActiveSheet.ChartObjects("Graphique 1").Activate 'ActiveChart.ChartArea.Select Set Pts = ActiveChart.SeriesCollection(1).Points For I = Idebut - 1 To Ifin - 1 Nom_Feuille = "cortex_B" Pts(I).Select '1 If Worksheets(Nom_Feuille).Cells(I + 1, 2) = 1 Then With Selection.Border .Weight = xlHairline .LineStyle = xlNone End With With Selection .MarkerBackgroundColorIndex = 54 .MarkerForegroundColorIndex = 54 .MarkerStyle = xlDiamond .MarkerSize = 5 .Shadow = False End With Else '2 If Worksheets(Nom_Feuille).Cells(I + 1, 2) = 2 Then With Selection.Border .Weight = xlHairline .LineStyle = xlNone End With With Selection .MarkerBackgroundColorIndex = 7 .MarkerForegroundColorIndex = 7 .MarkerStyle = xlDiamond .MarkerSize = 5 .Shadow = False End With Else '3 If Worksheets(Nom_Feuille).Cells(I + 1, 2) = 3 Then With Selection.Border .Weight = xlHairline

38

.LineStyle = xlNone End With With Selection .MarkerBackgroundColorIndex = 39 .MarkerForegroundColorIndex = 39 .MarkerStyle = xlDiamond .MarkerSize = 5 .Shadow = False End With Else '4 If Worksheets(Nom_Feuille).Cells(I + 1, 2) = 4 Then With Selection.Border .Weight = xlHairline .LineStyle = xlNone End With With Selection .MarkerBackgroundColorIndex = 33 .MarkerForegroundColorIndex = 33 .MarkerStyle = xlDiamond .MarkerSize = 5 .Shadow = False End With Else '5 If Worksheets(Nom_Feuille).Cells(I + 1, 2) = 5 Then With Selection.Border .Weight = xlHairline .LineStyle = xlNone End With With Selection .MarkerBackgroundColorIndex = 8 .MarkerForegroundColorIndex = 8 .MarkerStyle = xlDiamond .MarkerSize = 5 .Shadow = False End With Else '6 If Worksheets(Nom_Feuille).Cells(I + 1, 2) = 6 Then With Selection.Border .Weight = xlHairline .LineStyle = xlNone End With With Selection .MarkerBackgroundColorIndex = 6 .MarkerForegroundColorIndex = 6 .MarkerStyle = xlDiamond .MarkerSize = 5 .Shadow = False End With Else '7 If Worksheets(Nom_Feuille).Cells(I + 1, 2) = 7 Then With Selection.Border .Weight = xlHairline .LineStyle = xlNone End With With Selection .MarkerBackgroundColorIndex = 45 .MarkerForegroundColorIndex = 45 .MarkerStyle = xlDiamond .MarkerSize = 5

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.Shadow = False End With Else '8 If Worksheets(Nom_Feuille).Cells(I + 1, 2) = 8 Then With Selection.Border .Weight = xlHairline .LineStyle = xlNone End With With Selection .MarkerBackgroundColorIndex = 3 .MarkerForegroundColorIndex = 3 .MarkerStyle = xlDiamond .MarkerSize = 5 .Shadow = False End With Else '9 With Selection.Border .Weight = xlHairline .LineStyle = xlNone End With With Selection .MarkerBackgroundColorIndex = 53 .MarkerForegroundColorIndex = 53 .MarkerStyle = xlDiamond .MarkerSize = 5 .Shadow = False End With End If End If End If End If End If End If End If End If Pts(I).ApplyDataLabels Pts(I).DataLabel.Select Selection.Text = Worksheets(Nom_Feuille).Cells(I + 1, 3) 'Selection.Font.Color = RGB(I, Abs(I - 255), Abs(I - 510)) ' If I = Ifin Then ' UpdateProgressBar 100, "Proutgression... 100%" ' Else ' UpdateProgressBar (I / (ITotal + 1)) * 100, "Progression " & Format(I / (ITotal + 1), "0%") & "..." ' End If Next I 'frmProgressBar.Hide 'Unload frmProgressBar

End Sub

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Annexe VII: macro programmée sous visual basic, permettant de tracer un log synthétique sous excel.

Sub b_comme_lamine_c_est_logique() '' Macro enregistrée le 09/02/2004 par virginie '' Touche de raccourci du clavier: Ctrl+b Dim c As Integer Dim v As Integer Dim t As Byte

t = MsgBox("avez-vous pensé a laisser" + Chr(13) + "la ligne 1 vide de valeurs?", vbYesNo + vbQuestion + vbDefaultButton2, "alerterouge anti-plantage-de-macro") If t = vbNo Then MsgBox ("aha!!") Else c = 2 While Cells(c, 2) <> "" v = ((c - 1) * 4) + 1 ''copie les valeurs de la profondeur en colonne E (ligne v) '' et la valeur de l epaisseur en colonne E ''la colonne G ou 7 est destiné au type de grain Cells(c, 2).Copy Cells(v, 5).PasteSpecial Cells(c, 3).Copy Cells(v + 1, 5).PasteSpecial ''profondeur du top de la lamine Cells(v, 6).Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "=R[0]C[-1]-(R[+1]C[-1])/2" Cells(v, 7).Select Selection.Value = "0" ''on calcule la profondeur du top de la lamine Cells(v + 1, 6).Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "=R[-1]C[-1]-C[-1]/2" Cells(v + 1, 7).Select Selection.Value = "1" ''ajoute l epaisseur de la lamine Cells(v + 2, 6).Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "=R[-1]+R[-1]C[-1]" Cells(v + 2, 7).Select Selection.Value = "1" ''ajoute 0.01 a la valeur de la profondeur ''de la base de la lamine Cells(v + 3, 6).Select ActiveCell.FormulaR1C1 = "=R[-1]" Cells(v + 3, 7).Select Selection.Value = "0" c = c + 1 Wend End If End Sub

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Résumé

Contrairement à la plateforme et au domaine profond, la couverture sédimentaire de la Marge Armoricaine n’a encore que peu été étudiée. Les travaux réalisés sur la pente continentale se limitent trop souvent à localiser les éperons et canyons qui la composent, et à appréhender leur morphologie. Ce travail a donc pour objectif de caractériser les processus sédimentaires enregistrés sur la pente et plus particulièrement sur l’éperon Delesse, un interfluve situé entre le canyon Guilcher et le canyon d’Ouessant (nord-est du Golfe de Gascogne). L'étude multiproxies de 3 carottes prélevées sur l’éperon (SEDICAR - MD03 2689, SEMANE - KS10 et SEMANE - KS11) et l'utilisation de données acoustiques ont ainsi permis de replacer les dépôts dans un cadre environnemental et temporel (sur les derniers 30 000 ans). Ainsi, le Dernier Maximum Glaciaire est caractérisé sur la zone par un faciès à lamines planes et à stratifications obliques, tronquées par des figures d’érosion et fortement bioturbées. Le processus sédimentaire associé à ce dépôt semble trouver une origine dans les courants de contours. Ce serait plus particulièrement la veine d’eau méditerranéenne, dont l’activité aurait été plus intense à cette période, qui serait responsable de ces dépôts sur cette partie de la marge. Pendant la Terminaison I, on observe également le dépôt d’un faciès à lamines, mais il serait provoqué par un processus gravitaire, relié à l’augmentation de l’activité turbiditique (inhérente à la phase de débâcle des calottes glaciaires) au sein des canyons. L’évènement d’Heinrich 1 est quant à lui défini par une couche de galets de diamètre plusieurs fois centimétriques, alors que ceux-ci, déjà répertoriés plus au nord du Golfe, ne peuvent avoir été amenés sur la zone que par des icebergs. Enfin, on observe une sédimentation hémipélagique, associée à des écoulements gravitaires (coulées turbiditiques dans les canyons et slump) durant l’Holocène. Mots clés : Golfe de Gascogne, pente, contourites, veine d’eau méditerranéenne, turbidite, slump.

Abstract

At the present time, on the Armorican Margin, the sedimentary cover of the platform and the deep sea environment are known, but on the slope, we just have the location and morphology of canyons and spurs. So, the aim of this work is to characterize the sedimentary processes recorded on the continental slope, and more precisely on Delesse spur, an interfluve located between the Guilcher canyon and the Ouessant canyon (north-eastern of the Bay of Biscay).The multiproxies study of three cores (SEDICAR - MD03 2689, SEMANE - KS10 et SEMANE - KS11) and the interpretation of acoustic data allowed us to make a reconstruction of the environmental conditions during the last 30 000 years. The Last Glacial Maximum is caracterised by laminae facies, deposited by contouritic processes. The water mass wich controls this sedimentation is the Mediterranean Outflow Water, by its enhanced currents and its position at this time. The Terminaison I is also caracterised by laminae facies, but they are formed by gravitary processes, due to the increase of turbiditic currents during this period. A layer of rollers, with diameter of several centimeters, have been deposited during Heinrich event 1. During Holocene, sedimentation processes are hemipelagic and gravitary (turbidites, slides). Key words: Bay of Biscay, slope, contourit deposits, Mediterrannean Outflow, turbidits, slides.