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UE Enjeux et problématiques en sciences de la mer et du littoral Géosciences marines Jacques DEVERCHERE Laboratoire Domaines Océaniques (LDO) – UBO-IUEM Sur la base de réflexions et de documents de Jean-Yves Royer (IUEM) et Walter Roest (Ifremer) 16 novembre 2015

UE Enjeux et problématiques - univ-brest.frjacdev/pdf/15_enjeux_SML_GO_20mn.pdfMai 2015 - campagne Polyplac2 en Polynésie française Août 2014 - Début de l'examen du dossier conjoint

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  • UE Enjeux et problématiquesen sciences de la mer et du littoral

    Géosciences marinesJacques DEVERCHERE

    Laboratoire Domaines Océaniques (LDO) – UBO-IUEMSur la base de réflexions et de documents

    de Jean-Yves Royer (IUEM) et Walter Roest (Ifremer)16 novembre 2015

  • PLAN

    1. Objet dans le domaine SML: DE QUOI TRAITENT LES GEOSCIENCES MARINES?

    2. Histoire dans le domaine SML: GRANDES DECOUVERTES, QUAND, QUOI?

    3. Quelques méthodes, outils et concepts: • 3.1 Méthodes et outils: BATHYMETRIE, SISMIQUE,

    ECHANTILLONNAGE • 3.2 Concepts: Formation des marges, disparition lithosphère océanique4. Exemples d'interactions avec d'autres disciplines • LE LITTORAL (Egel, Cocorisco…)• LES PALEOCLIMATS (chimie, bio, physique…)• OBSERVATION SOUS-MARINE, ACOUSTIQUE• Energies marines: Hydroliennes, éoliennes• Les ZEE: Programme EXTRAPLAC

  • 1. Objet dans le domaine SML: DE QUOI TRAITENT LES GEOSCIENCES MARINES?

    • Près des Hommes: les côtes– Roches: Mouvements,

    stabilité, drainage, …– Sédiments:

    interactions avec les courants, transferts vers le large, action anthropique

    – Exploitation des ressources: sables, gaz

  • 1. Objet dans le domaine SML: DE QUOI TRAITENT LES GEOSCIENCES MARINES?

    • Loin des Hommes: domaine hauturier– Pente continentale:

    origine? Stabilité? « Geohazards »? Ressources potentielles en gaz?

    – Grands fonds: les dorsales: Histoire ? Age? Energie libérée? Ressources associées?

    – « sea-mounts »: origine?

    • hydrates de gaz: Un enjeu en termede Climat, Risque naturel , Ressources

  • 1. Objet dans le domaine SML: DE QUOI TRAITENT LES GEOSCIENCES MARINES?

    • Echelle globale:Tomographie, champs magnétique, gravité, forces… -> modèles de convection, dynamo, cinématique…

  • 2. Histoire dans le domaine SML: GRANDES DECOUVERTES,

    QUAND, QUOI?Une science jeune!• Les dorsales

    océaniques, début des années 1960: fonde la Tectonique des plaques

    Années 2000

  • 2. Histoire dans le domaine SML: GRANDES DECOUVERTES, QUAND,

    QUOI?Une science jeune!• Les zones de

    subduction, depuis les années 1960

    Zone de subduction de Nankaï(Japon)

  • 3. Principales méthodes, outils et concepts

    Ld

    Sondeur multifaisceaux du N.O. Marion Dufresne (IPEV)

    Système performant couplé à une nav. GPS depuis ~1990Mais couverture limitée aux marges/ dorsales

    L ~ 5 x H

    3.1 Méthodes et outils: BATHYMETRIE ACOUSTIQUE

    Levé au cours d’une campagne(1 mois à 11 nds) = Surface de la

    Grande-Bretagne

    Mono-faisceau: ~1920-1990

    Multi-faisceau: Depuis les

    années 1990

  • Données bathymétriques acoustiques disponiblesBanque de données NGDC

    Exemple du sud-ouest Pacifique

    Bathymétrie beaucoup moins bien connue que la surface de Mars!

  • L’altimétrie satellitale vient à la rescousse !• Principe de la mesure

    Mesure la “topographie” de la surface de l’océan (à 2-3 cm près)par rapport à une formegéométrique de la Terre (ellipsoïdede référence) ELLIPSOIDE DE REFERENCE

    BATHYMETRIE SATELLITALE

  • Le géoïde terrestre: reflet de la distribution des masses

    Profondes: λ > 200 km => influence de l’asthénosphère

  • Méthodes de cartographie des fonds océaniques

    4 Haute résolution (< 1m)4 Cartographie 3D

    4 Rapide (1-2 ans)4 Couverture globale et uniforme4 Meilleur marché que des

    campagnes systématiques4 Précision croissante

    6 Acquisition lente et coûteuse6 Monofaisceau à 95%6 Navigation imprécise à 80%6 Distribution géographique insuffisante

    6 Ne résout pas les λ < 20 km6 Erreurs de marée, houle, côte6 Faible résolution E-O près de

    l’équateur6 Pas de données sur l’océan Arctique

    (> 82˚N)

    Avantages LimitesBathymétrie acoustique à partir de navires

    Altimétrie satellitale

  • 3. Principales méthodes, outils et concepts

    3.1 Méthodes et outils: SISMIQUESources sismiques: canonsRécepteurs: Flûtes, OBSImagerie 2D, 3D: depuis sub-surface jusqu’à 20-40 km de profondeur

    Outil majeur de l’industrie pétrolière!

  • 3. Principales méthodes, outils et concepts

    3.1 Méthodes et outils: ECHANTILLONNAGE:

    Dragages:Pas cher!

    - Nature- Composition- Origine crustale ou mantellique- Propriétés physiques - Age

    Forages:Très cher!

    70s: Deep Sea Drilling Project , Glomar Challenger90s: ODP, IODP, Joides ResolutionMaintenant: Chiukyu

    • Biosphèreprofonde

    • Changementsenvironnementaux: processus et effets

    • Cycles de la Terre solide

    • Géodynamique

    IODP http://www.iodp.org/

  • Carottages

    Caractérisation des sédiments- Nature- Composition- Origine (source)- Propriétés physiques (vitesse, densité,

    susceptibilité magnétique,…)- Propriétés géochimiques- Fossiles: datation, propriétés environnementales

    (température, salinité, biotope)- Age (C14, Pb210, …)

  • Observations, mesures et prélèvements in situ

    ROV = remotely operated vehiculesAUV = autonomous undersea vehicule

    Nautile ROV Victor

  • Croûte

    Manteau

    Modèle d’amincissement d’unelithosphère continentale

    Exhumation du manteau

    Brun & Beslier 1996

    Péron-Pinvidic & Manatschal., 2006

    Exemple de 2 marges conjuguées en Atlantique: 1 hyper-étirée!

    3. Quelques méthodes, outils et concepts

    • 3.2 Concepts: Formation des marges

  • 3. Quelques méthodes, outils et concepts

    • 3.2 Concepts: Disparition lithosphère océanique: Séismes lents, glissement sans séismes!

    IODP Workshop on Using Ocean Drilling to Unlock the Secrets of Slow

    Slip Events (2011))

  • 4. Exemples d'interactions avec d'autres disciplines

    • LE LITTORAL (Egel, Cocorisco…)LES PALEOCLIMATS (chimie, bio, physique…)OBSERVATION SOUS-MARINE, ACOUSTIQUEEnergies marines: Hydroliennes, éoliennes

    • LES ZEE: Programme EXTRAPLAC

  • L’extension du plateau continental• Géologique

    – Trait de côte– Plateau continental– Talus– Glacis– Plaine abyssale

    • Juridique– Ligne de base– Mer territoriale (12 milles)– Zone contiguë– Zone Economique Exclusive (200 milles) =

    Plateau continental juridique• Article 76 de l’UNCLOS

    – Haute mer– La zone internationale

    Plateau continental Talus Plaine abyssale

    Glacis

    Trait de côte

    Plateau continental

    Ligne de baseMer territoriale

    Zone contiguëZone Economique Exclusive 200 mn Haute mer

    Zone internat.

    Plateau continental juridique

    2 définitions

    www.extraplac.fr/

    Démarrage en 2003 – Phase 2 : Acquisition:• Géologie et géophysique marines, cartographie :

    Ifremer et Institut Français du Pétrole (IFP-EN)• Hydrographie, géodésie, droit de la mer : Ifremer

    et Service Hydrographique et Océanographique de la Marine (SHOM)

    Article 76 de la convention des Nations Unies : Nouvelle notion de plateau continental juridique: à justifier sur critères géologiques, max. 350 milles, en cours de revendication

  • ZEE française actuelle ~ 107 km2

    2ème mondiale en superficie

    Limite des 200 milles

    Exemple: Ile de Clipperton = 2 km2

    => Plateau continental ~ 181.000 km2

    Extension du plateau continentalprogramme interministériel

    [métropole = 500.000 km2] -> Extension possible: 10%

    www.extraplac.fr/

    Etayer la revendication de l’extension–Démontrer la prolongation naturelle des rides et plateaux sous-marins–Localiser le pied de talus

  • 25/09/15: Par décret, le domaine sous-marin de la France s’agrandit de plus de 500.000 km2 (soit la surface de l’Hexagone!): en Martinique, Guadeloupe, Guyane, Nouvelle Calédonie et îles Kerguelen

    Mai 2015 - campagne Polyplac2 en Polynésie française Août 2014 - Début de l'examen du dossier conjoint France-Afrique du Sud, archipel de Crozet et îles du Prince EdouardAvril 2014 - Dépôt du dossier Saint-Pierre-et-Miquelon

    AGENDA EXTRAPLAC

  • Quelques conclusions• Enjeux multiples en géosciences marines• Perspectives nombreuses :

    – Fondamentales : • processus tectoniques, sédimentaires, enregistrement climatique, couplages

    lithosphère-asthénosphère, dynamo, …– Appliquées :

    • risques, aménagement des zones littorales, ressources minérales marines, énergies renouvelables

    • Fortes connexions avec d’autres disciplines :– Biologie, physique, chimie, droit, économie, géographie

    • Défis de la décennie à venir :– Développements méthodologiques et technologiques pour assurer un suivi

    temporel des paramètres du milieu– Exploration des ressources minérales et énergétiques « offshore »

    • Hydrocarbures (pétrole, hydrates) et minerais (Cu, Zn, Ag, Co et Au)

  • Phrases de représentation possible des Géosciences Marines

    Pour vous les géosciences dans le domaine SML c'est: A: Comprendre et analyser le fonctionnement de la Terre SolideB: Accéder aux propriétés du sous-sol pour étudier les relations avec la biosphère et l’hydrosphèreC: Cartographier les espaces sous-marins pour accéder aux ressources et gérer de manière raisonnée l’économie et le droit maritimesD: Permettre d’anticiper les effets des risques géologiques (submersions, séismes, etc…) et du changement climatique