Campagne Océanographique

AMARYLLIS-AMAGAS

Suivez l'expédition à bord du
"NO Marion Dufresne"

L’équipe scientifique de la campagne AMARYLLIS-AMAGAS est montée à bord du NO Marion Dufresne, le plus grand navire de la Flotte Océanographique Française, à Bridgetown sur l’île de La Barbade. Cette campagne est découpée en deux parties (legs). Le leg 1 se déroule actuellement du 17 mai au 11 juin ; il se terminera à Paramaribo au Suriname. Là, les équipes scientifiques changeront et le leg 2 se déroulera du 12 juin au 3 juillet.

Vous suivrez dans ce journal de bord les aventures vécues par les participants du leg 1 !

La campagne AMARYLLIS-AMAGAS résulte de la fusion de deux projets complémentaires de recherche, AMARYLLIS et AMAGAS. Ces projets reposent sur l’étroite collaboration de dizaines de scientifiques et d’ingénieurs travaillant dans des universités et instituts publics de recherche en France et au Brésil, ainsi qu’en Suède et en Allemagne. La langue officielle de la campagne est donc l’anglais. Les recherches qui seront effectuées sont multidisciplinaires et s’appuieront en particulier sur la sédimentologie, la géochimie, la stratigraphie, la géophysique et la géotechnique.

Le leg 1 a été organisé par Daniel Praeg, chercheur contractuel au CNRS, et Sébastien Migeon, professeur à Sorbonne Université, tous deux spécialistes en géosciences marines et rattachés au laboratoire Géoazur (Université Côte d’Azur – CNRS – IRD – Observatoire de la Côte d’Azur). Au cours du leg 1, l’équipe scientifique va s’intéresser à deux thématiques principales :

- la présence de gaz dans les sédiments sous-marins : quelles sont les compositions de ces gaz ? D’où viennent-ils et comment se sont-ils formés ? Comment remontent-ils vers la surface du fond marin ? Quelles structures géologiques forment-ils ? Les géochimistes présents à bord souhaitent particulièrement pouvoir collecter des hydrates de gaz, du méthane capturé dans une coque de glace, mais nous vous en reparlerons plus tard.

- l’impact du gaz sur le déclenchement de glissements sous-marins géants (volume > 1000 km3) : Comment le gaz modifie-t-il la « cohésion » des sédiments sous-marins ? Quelles sont les conditions environnementales qui favorisent le déclenchement des glissements ? Ceci intéresse notamment le projet ANR MEGA qui implique beaucoup des participants du leg 1.

Pour tenter de répondre à toutes ces questions, l’équipe scientifique et l’équipage du NO Marion Dufresne se relaieront 24/24h durant les 27 jours du leg 1. Ils mesureront la profondeur du fond de la mer (bathymétrie) pour observer les « paysages » sous-marins, ils imageront la superposition des couches de sédiment déposées sous le fond de la mer (sondeur de sédiment), ils prélèveront de nombreuses carottes sédimentaires qui pourront faire de 20 à peut-être plus de 50 m de long, ils mesureront les variations de température dans les sédiments (flux de chaleur). Toutes ces données vont commencer à être traitées à bord. Les carottes sédimentaires en particulier seront ouvertes et analysées à l’aide de nombreux outils présents sur le NO Marion Dufresne. L’analyse des données se poursuivra ensuite pendant les mois et années à venir dans les laboratoires respectifs des participants, une fois que les carottes seront revenues sur la terre ferme.

Nous vous souhaitons bonne lecture et bon vent avec l’équipe de la campagne AMARYLLIS-AMAGAS !

Mercredi 17 mai 2023

Depuis notre port de départ, Bridgetown à La Barbade, nous avons plus d’une cinquantaine d’heures de transit à effectuer pour atteindre notre première zone de travail. Celle-ci se situe dans la Zone Economique Exclusive (ZEE) de la Guyane. Pour y arriver, le NO Marion Dufresne file à 14 nœuds (environ 25 km/h) et doit traverser les eaux territoriales de La Barbade, une bande d’eaux internationales, les eaux territoriales du Suriname et enfin la ZEE de la Guyane.

Nous profitons de cette première journée de transit pour faire la répartition des laboratoires d’analyses entre les différents groupes de travail présents à bord et pour y installer les équipements. Le travail sur un navire nécessitant une attention de tous les instants, un officier anime une réunion de sécurité au cours de laquelle sont énoncées les règles à respecter : le port de chaussures de sécurité et d’un casque est obligatoire dès que nous devons participer à des opérations sur le pont ! Pour être sûr que toutes ces règles ont bien été comprises, nous devons remplir un formulaire et le rendre à l’officier : nous nous sentons comme des étudiants de retour sur les bancs de l’université. Enfin, un exercice d’abandon du navire est organisé pour nous faire acquérir les bons réflexes : où trouver nos équipements de sauvetage ? où se rendre ensuite pour attendre l’ordre d’abandon du navire ? Tout se passe dans une très bonne ambiance et nous recevons directement sur le pont les dernières consignes et recommandations.

La communication entre l’équipe scientifique et l’équipage est primordiale pour assurer le meilleur déroulement possible de la campagne. Dans ce but, une réunion entre les principaux officiers du navire et les représentants de l’équipe scientifique est organisée tous les jours à 17h. Elle permet de discuter de l’organisation des opérations à venir et des problèmes potentiels qui pourraient survenir.

Nous continuons notre transit vers la Zone Economique Exclusive de la Guyane où nous allons effectuer nos premières opérations. La température de l’eau est à plus de 28° mais il n’est pas possible de s’arrêter pour en profiter !

Nous mettons à profit cette journée pour présenter à l’ensemble de l’équipe les principaux thèmes scientifiques sur lesquels nous allons nous focaliser, le plan de position prévisionnel et les types de données que nous allons collecter.

Pour une partie des participants, il s’agit soit de leur première campagne océanographique à bord du NO Marion Dufresne, soit de leur première campagne océanographique tout court ! En effet, nous avons essayé de favoriser l’embarquement de jeunes étudiants en master et en thèse afin qu’ils puissent se former aux techniques de travail en mer. Le NO Marion Dufresne est particulièrement adapté à cela du fait de la modernité de ses équipements. La formation de nos collègues, plus jeunes ou plus anciens, a donc été notre principale tâche aujourd’hui car nous devons être sûr que chacun connaisse et maitrise son rôle à bord.

Les plus petits détails ont une grande importance, comme par exemple la façon de nommer chaque carotte sédimentaire et chaque section des carottes sédimentaires. Pour notre campagne, la première carotte sera appelée MD23-3610 : MD signifie « Marion Dufresne », « 23 » correspond à l’année et « 3610 » signifie que nous allons collecter la trois mille six cent dixième carotte depuis la mise en activité du NO Marion Dufresne ! Puisque nous sommes dans les sigles cabalistiques, « NO » devant Marion Dufresne signifie « Navire Océanographique ».

Jeudi 18 mai 2023

Il est aussi important pour nous de définir le protocole que nous devrons mettre en place entre le moment où une carotte sédimentaire arrivera sur le pont du navire et le moment où nous rangerons chaque section de carottes en chambre froide. Plusieurs types de prélèvements et d’analyses seront effectués sur chaque carotte, en fonction des disciplines et des intérêts scientifiques de chacun, et à des conditions de température différentes : il faut s’assurer que l’ordre dans lequel les prélèvements seront réalisés ne compromettra pas la qualité des analyses et ne pénalisera personne.

Vendredi 19 mai 2023

Le niveau de tension et d’excitation a augmenté aujourd’hui car nous arrivons en début de soirée sur notre première zone d’opération. Mais nous ne sommes pas encore complètement prêts.

Nous avons passé la matinée à préparer le matériel dont nous allons avoir besoin pour les carottes sédimentaires : il a fallu descendre les boites de stockage depuis les ponts supérieurs vers celui où les opérations de carottage seront effectuées, puis préparer ces boites en insérant un bouchon à l’une de leur extrémité et enfin préparer les bouchons qui serviront à fermer hermétiquement le sommet et la base de chacune des sections de carottes. Tout cela a été effectué sur la plage arrière du navire, dans la joie et la bonne humeur malgré une température de l’air avoisinant les 30° et un taux d’humidité de 80% !

Afin de pouvoir travailler 24/24h, nous utilisons une organisation dite en « quarts » : nous avons constitué 3 équipes de 12 personnes qui se relaieront toutes les quatre heures. La première équipe travaillera chaque jour de minuit à 4h du matin puis de midi à 16h, la deuxième équipe travaillera de 4h à 8h du matin puis de 16h à 20h, et la troisième équipe travaillera de 8h à midi puis de 20h à minuit. Seul le chef de mission ne suit pas cette organisation : il est « hors quart » car il peut et doit être sollicité à tout moment de la journée… voire de la nuit ! Il n’est donc pas toujours facile d’être le chef ! Chaque quart est dirigé par deux personnes qui doivent s’assurer du bon déroulement des opérations et de l’archivage correct des données acquises.

Chaque équipe de quart s’est réunie en début d’après-midi pour peaufiner son organisation, surtout lorsque les carottes sédimentaires commenceront à arriver sur le pont et qu’il faudra les découper en sections le plus rapidement possible. Pour finir cette dernière après midi de quasi « liberté », nous avons fait les traditionnelles photographies de groupe, avant que nous ayons tous l’air très fatigué.

Nous sommes enfin arrivés à destination à 21h30, heure locale. Le quart de 20h-minuit est sollicité pour la première fois. Nous débutons par l’acquisition de données bathymétriques afin d’observer la morphologie des fonds sous-marins et trouver les meilleurs emplacements pour collecter les premières carottes. Cette acquisition va durer toute la nuit.

Samedi 20 mai 2023

L’acquisition des données bathymétriques s’est arrêtée vers 7h du matin. En même temps que la morphologie du fond, ces données nous ont permis de « regarder » dans la colonne d’eau (entre le navire et le fond de la mer) et d’identifier à plusieurs endroits la présence de panaches de gaz sortant du fond de la mer. Nos amis géochimistes ont accueilli cette nouvelle avec beaucoup d’enthousiasme ! Grâce à ces observations, nous avons sélectionné 3 premiers emplacements pour collecter les carottes de sédiment. La toute première sera prélevée là où le plus grand panache a été observé. Cette carotte ne sera pas très longue (12 m) car les membres d’équipage et notre équipe doivent encore s’entrainer. Au fur et à mesure que les jours passeront, nous serons en mesure de collecter des carottes de plus en plus longues.

Une première « découverte » révélée par nos nouvelles données bathymétriques concerne la profondeur même du fond de mer : dans notre zone de travail, celle-ci est en moyenne inférieure de 250 m aux valeurs données par la base internationale GEBCO.

La première opération de carottage a commencé vers 17h. Après 2h d’attente, la joie et l’impatience d’accueillir cette première carotte ont tourné à la déception lorsque nous avons constaté que seule la base du carottier avait pu s’enfoncer dans les sédiments. Les coupables ont été rapidement trouvés : de gros morceaux de carbonates (de la roche calcaire) présent directement sur le fond de la mer ont bloqué l’enfoncement du carottier. Il est en effet commun que des carbonates se forment dans les zones de sortie de méthane : ils résultent de l’action des bactéries qui utilisent, « mangent », le méthane. Au final, notre première carotte mesure… 1,04 m. Ce n’est que reculer pour mieux sauter, les prochaines seront plus réussies !

Nous faisons route vers les deux prochains points de carottage. Pour ceux-ci, pas de sorties de méthane mais une grande cicatrice laissée par un glissement de terrain sous-marin.

Dimanche 21 mai 2023

Notre nuit a été plutôt agitée : nous avons collecté deux carottes longues, que nous appelons « Calypso ». Ce carottier « Calypso » est étroitement associé au NO Marion Dufresne. Il est constitué d’un lest de 5-6 tonnes sur lequel est accroché une série de tubes en métal qui au final peut faire 35, 45, 55 m de long ou plus ! L’intérieur de ce tube contient une « chemise », un tube en PVC, qui va se remplir de sédiment et le conserver intact. Le lest et le tube sont descendus verticalement jusqu’au fond de la mer attaché à un câble. Le poids du lest permet à l’ensemble du tube de s’enfoncer dans les sédiments. Mais pour cela, il ne faut absolument pas que le tube rencontre une couche de sédiment trop dure pendant qu’il s’enfonce. Cela conduirait à plier le tube, ce qui a des conséquences plutôt désastreuses. Pour éviter cela, nous devons choisir nos sites de carottage avec la plus grande attention, en utilisant le Sondeur de sédiment pour observer l’agencement des couches sédimentaires sous le fond de mer.

Pour nos deux premières carottes Calypso, tout s’est bien passé. La première carotte mesure 32 m et la seconde 42 m ! Lorsque ce type de carotte arrive sur le pont, nous essayons d’appliquer le même protocole :  nous lavons et séchons la chemise en PVC, puis nous la mesurons, nous la découpons en sections de 1,5 m, nous effectuons des mesures de géotechniques au sommet et à la base de chaque section, nous prélevons des échantillons pour faire des analyses géochimiques au sommet et la base de chaque section, et enfin nous fermons chaque section à l’aide de bouchons puis nous stockons les sections dans une chambre froide. Tout ceci prend entre 2 et 3h, mais nous espérons améliorer progressivement notre rapidité !

Après ces deux succès, nous avons décidé de retourner sur le premier site de carottage (journée du 20 mai) qui n’avait pas très bien fonctionné. Nous avons de nouveau utilisé un tube de 12 m et nous avons un peu décalé le point de carottage. Résultat ? Une carotte de …2,13 m de long. Nous avons tout de même doublé la longueur par rapport à celle d’hier !

Bon, ce site n’est décidément pas fait pour nous. Nous en avons trouvé un autre beaucoup plus favorable sur lequel nous allons de nouveau utiliser le carottier Calypso.

Lundi 22 mai 2023

Nous sommes toujours dans la Zone Economique Exclusive de la Guyane. Pendant la nuit et la matinée, nous avons prélevé deux nouvelles carottes Calypso de 32 m et 41 m de long. Ce matin, une brume épaisse recouvrait l’océan et nous avons affronté notre premier orage tropical. Il s’est invité pendant que nous découpions la carotte de 41 m sur le pont. Sous des trombes d’eau, il n’est plus possible d’écrire sur la chemise PVC qui contient les sédiments les noms et profondeurs des sections de la carotte, ni de découper la chemise, ni même de reporter nos observations sur des feuilles de papier ! Il a donc fallu joindre les efforts de 12 personnes pour bouger cette carotte vers un lieu couvert du navire et enfin pouvoir terminer notre travail.

Nous en avons terminé avec cette zone et nous pouvons maintenant nous diriger vers notre objectif principal : la marge continentale brésilienne au large du fleuve Amazone. Dans notre jargon géologique, une « marge » est la continuité sous-marine de notre bonne terre ferme. Depuis la plage que nous connaissons tous, s’étendent des paysages sous-marins insoupçonnés avec de forts reliefs. Une marge commence tout d’abord par une large zone dans laquelle la profondeur d’eau augmente doucement jusqu’à atteindre une centaine de mètres : c’est le plateau continental. Puis la profondeur augmente rapidement jusqu’à plus de 2000 m : on est ici sur la pente continentale. Enfin, le fond de mer se stabilise progressivement entre 4000 et 5000 m de profondeur (en fonction des océans) pour devenir la plaine abyssale. Sur la marge brésilienne, nous allons surtout travailler sur la limite entre le plateau continental et la pente continentale. Mais nous ferons parfois quelques incursions vers la plaine abyssale.

Nous mettons à profit ce transit vers la marge brésilienne pour commencer une analyse plus approfondie de nos carottes déjà à bord du NO Marion Dufresne. Jusqu’à présent, toutes les sections des carottes sont restées stockées dans une grande chambre froide, à une température de 4°C. Nous les en sortons progressivement pour les emmener vers un premier appareil de torture : le MSCL. Il s’agit d’un « banc multiparamètre » dont l’acronyme signifie « Multi Sensor Core Logger ». Ce MSCL nous permet de mesurer trois paramètres très importants pour nous sans avoir encore à couper la chemise en PVC. Ces paramètres sont la « gamma densité », la « susceptibilité magnétique » et la « vitesse du son ». Ils nous permettent de nous faire une première idée de la nature des sédiments (argile, sable, présence de gaz) et de leur « consistance ». Une fois passée dans le MSCL, la chemise de chaque section est découpée sur notre « banc d’ouverture ». Il nous reste à passer un fil de pêche en suivant ces découpes pour séparer chaque section en deux. Nous obtenons alors deux demies sections contenant chacune le même volume et la même succession de dépôts sédimentaires. L’une d’entre elle est appelée « Archive » et l’autre « Travail ». La demie section Archive est photographiée pour nous laisser une trace visuelle du sédiment tout de suite après l’ouverture, puis soigneusement nettoyée et décrite afin de comprendre par exemple comment les sédiments se sont progressivement déposés. La demie section Travail peut être utilisée pour le prélèvement d’échantillons : c’est notamment ce que font nos collègues géochimistes qui vont extraire du sédiment un liquide, les « fluides interstitielles » dont nous vous reparlerons prochainement. Une fois toutes ces étapes finies, les demies sections sont emballées avec soin et rangées dans des boites de stockage individuelles pour être finalement ramenées en chambre froide.

Tout ceci créé bien sur beaucoup d’agitation à bord car tout le monde souhaite voir et savoir ce que contiennent nos carottes !

Mardi 23 mai 2023

Notre transit dans la Zone Economique Exclusive de la Guyane a duré une bonne partie de la nuit. Nous avons de nouveau été surpris par un orage tropical qui a transformé notre zone de travail sur le pont arrière en une véritable pataugeoire.

Nous avons quand même déjà pu traiter dans la journée les deux carottes de 42 m. Elles ont révélé la présence d’intervalles sédimentaires très fortement déformés que nous avons attribués à des phénomènes de glissements de terrain sous-marins, et d’intervalles très riches en matière organique.

Au cours de l’après-midi, nous sommes finalement arrivés sur la marge continentale brésilienne. Les très forts apports en particules de toutes tailles venant du fleuve de l’Amazone y ont construit au cours des derniers millions d’années une imposante accumulation sédimentaire, que nous appelons dans la terminologie anglo-saxonne un « deep-sea fan ». En Français, ceci peut être traduit par « éventail profond » ou encore « accumulation turbiditique ». Les grandes accumulations de ce type sont communes au débouché des principaux fleuves du monde entier, comme ceux de l’Indus, du Mississipi, du Saint Laurent, du Niger et plus près de nous en France, du Rhône et même du Var ! Les sédiments y sont régulièrement déposés sous l’action de très forts courants qui se comportent un peu comme des avalanches de neige, mais sous l’eau ! On les appelle ainsi parfois « avalanches sous-marines » mais leur nom plus scientifique est « courants de turbidité », d’où ce terme de « turbiditique ». Ces courants de turbidité peuvent faire plusieurs centaines de mètres d’épaisseur, quelques kilomètres de large, quelques dizaines à centaines de kilomètres de long et ils peuvent se déplacer sur le fond de mer à des vitesses de quelques dizaines de km/h. Lors de leur passage, ils bouleversent donc les paysages sous-marins.

Tout cet après-midi, nous avons remonté ce « deep-sea fan » de l’Amazone en partant de la base de la pente continentale. Nous enregistrons en continu les données bathymétriques qui révèlent un paysage sous-marin varié mais dominé par la présence de « chenaux sous-marins », que l’on pourrait un peu décrire comme des rivières créées par les courants de turbidité. Cette analogie avec les rivières que nous connaissons sur la terre ferme est d’autant plus forte que ces chenaux sous-marins serpentent fortement sur le fond de la mer, en formant des méandres comme le font les fleuves de la Loire et de la Seine par exemple.

Nous avons fini de traiter nos deux carottes de 42 m et de les ranger en chambre froide. Il nous reste encore à nous occuper des deux carottes de 32 m avant que nous attaquions prochainement de nouveaux carottages. Sur ces deux carottes, nous devons d’abord extraire au sein de certaines sections des intervalles de 10 à 30 cm de long que nous allons conserver intact : une fois de retour au laboratoire, ils serviront à effectuer des « essais géotechniques » pour déterminer les propriétés mécaniques des sédiments (que l’on pourrait décrire simplement comme la « dureté » du sédiment) et comprendre sous quelles conditions ces sédiments pourraient « casser » pour engendrer un glissement de terrain sous-marin.

Mercredi 24 mai 2023

Nous avons fini de traiter toutes les sections des deux carottes de 32 m et de les ranger dans la chambre froide. Nous sommes donc prêts à accueillir de nouvelles carottes à partir de demain.

Dans les prochains jours, nous allons alterner entre la collecte désormais presque classique de carottes « Calypso » et la réalisation d’un nouveau type d’opération : les mesures de flux de chaleur.

De quoi s’agit-il ? Nous allons mesurer la température à l’intérieur du sédiment en utilisant des sondes qui s’apparentent à de petits thermomètres. Ces mesures de température doivent être effectuées à des intervalles strictes et bien précis de profondeur. Pour cela, les sondes doivent être réparties le long d’un tube de carottier. Pendant que certains travaillent d’arrache-pied sur l’ouverture, la description et le rangement des sections des deux carottes, notre équipe « flux de chaleur » prépare son tube de carottier. Il faut d’abord déterminer sur le tube où seront installés les supports métalliques qui porteront et protègeront les sondes. A ces emplacements, le tube est décapé à la meuleuse afin que les supports puissent finalement être soudés. Cette opération délicate est effectuée par Chloé qui appartient à l’équipe « carottage » d’Ifremer-Genavir. Les sondes sont enfin fixées sur leurs supports et sont testées une à une pour vérifier leur bon fonctionnement.

Pour finir cet après-midi, Dame Nature nous a gratifié d’un coucher de soleil somptueux, un tourbillonnement de couleurs associé à un véritable embrasement de la mer et du ciel. Même les plus habitués d’entre nous ont écarquillé de grands yeux ébahis devant ce spectacle.

Le stock de boites de rangement des demies sections de carottes que nous avions préparé en tout début de campagne ayant été bien entamé par nos premières opérations, nous nous remettons à l’ouvrage pour le reconstituer. Les boites et les bouchons bleus virevoltent, les rouleaux de scotch crissent, les rires fusent…

Jeudi 25 mai 2023

Pendant toute la nuit, nous avons continué notre long transit commencé il y a deux jours en remontant le « deep-sea fan » de l’Amazone, depuis la base jusque vers le haut de la pente continentale. Cette accumulation sédimentaire fait jusqu’à 10 km d’épaisseur : il faut un peu l’imaginer comme un gros saladier de gelée (la fameuse jelly anglaise) que l’on aurait retourné sur un plateau et qu’un serveur malheureux aurait incliné… Cela aurait pour résultat de voir la gelée s’affaisser et glisser dans le sens de l’inclinaison du plateau. Et bien notre « deep-sea fan » de l’Amazone se comporte un peu de la même façon : il est si épais qu’il ne peut pas faire autrement que de s’affaisser, s’effondrer sur lui-même en direction de la plaine abyssale. De ce phénomène résulte la formation d’une zone « en extension », qui s’élargit, puis tout de suite en avant en celle-ci, une zone « en compression », qui se raccourcit. Cette zone en compression se situe sur le haut de la pente continentale et c’est elle qui va maintenant focaliser toute notre attention et notre convoitise de chercheurs ! En effet, cette compression, ce raccourcissement des sédiments, ne se fait pas sans mal : de grandes failles, appelées « thrust faults », sont générées. Elles prennent naissance à plusieurs kilomètres de profondeur sous le fond de mer et certaines vont même pratiquement l’atteindre. Au niveau de la « tête » de ces failles, la compression génère aussi un plissement des dépôts sédimentaires que l’on appelle des « anticlinaux ». Sur le fond de mer, ces anticlinaux forment des reliefs parallèles entre eux et parallèles à la direction de la marge brésilienne. Enfin, entre les anticlinaux, nous trouvons des zones en creux, des bassins, qui se remplissent de dépôts sédimentaires : nous les appelons des « piggy-back basins ». Nous ne vous avons pas perdu ? Ouf !

Donc finalement, pourquoi cette zone en compression nous intéresse-t-elle ? Et bien car le méthane qui peut se former à plusieurs kilomètres de profondeur sous le fond de mer utilise ces grandes failles pour remonter vers la surface. Au niveau des anticlinaux, il pourra soit s’échapper dans la colonne d’eau, soit être piégé un peu sous le fond de mer et dans ce cas, si les températures s’y prêtent, il pourra y avoir la formation de nos fameux hydrates de gaz ! Voilà donc pourquoi nous allons maintenant explorer cette zone en détail : la chasse aux hydrates de gaz est ouverte !

Avant de prélever des carottes sur les anticlinaux et dans les « piggy-back basins », nous devons faire des acquisitions de données de bathymétrie pour observer la morphologie du fond de la mer, de données de la colonne d’eau pour identifier la présence de panaches de gaz, et de données de sondeur de sédiment pour observer l’organisation des couches sédimentaires sous le fond de mer. A partir de ces données, nous pouvons identifier des traces du passage plus ou moins récent du gaz dans les sédiments. Sur les images du sondeur de sédiment, nous pouvons tout d’abord reconnaitre le ou les chemins empruntés par le gaz, que l’on appelle communément des « cheminées ». Au sommet de ces cheminées, on peut aussi reconnaitre une petite accumulation de forme conique : un « volcan de boue ». Sur les données bathymétriques, les volcans de boue forment un relief plus ou moins prononcé, de forme circulaire. Dans les « piggy-back basins », nous retrouvons des cheminées de remontée de gaz mais aussi des dépôts laissés par des glissements de terrain sous-marins qui peuvent faire plusieurs dizaines de mètres d’épaisseur.

Alors que de grandes plaques de sargasses (des algues brunes) entourent le navire, une première carotte Calypso de 17 m a été récupérée dans un volcan de boue. Nos collègues géochimistes ont tout de suite collecté des échantillons au sommet et à la base de chacune des sections que nous avons coupées. L’extraction du gaz a déjà commencé. Suspens… C’est ensuite le carottier supportant les sondes de température qui a été envoyé : l’opération s’est effectuée sans casse, pour le plus grand soulagement de notre petite équipe « Flux de chaleur », et il a collecté un peu plus de 5 m de sédiment.

Vendredi 26 mai 2023

Deux opérations de carottage se sont succédées dans la nuit. Une première carotte de 18 m a été collectée dans un volcan de boue. Une fois arrivée sur le pont, une brusque effervescence a saisi tout le monde : le sédiment contient beaucoup de gaz ! En remontant du fond de la mer vers le navire, le gaz prend progressivement plus de volume et pousse le sédiment pour s’échapper du carottier. Sur le pont, ce sont des micro-geysers de boue qui se forment aux extrémités du tube en acier. Comme la présence de gaz peut aussi signifier la présence d’hydrates de gaz, nous utilisons une caméra thermique pour rapidement scanner toute la carotte : s’il y a bien des hydrates de gaz, ils devraient apparaitre avec des températures inférieures à celle du sédiment qui les enrobe. Malheureusement, rien de très clair ne ressort de cette observation. Il faudra attendre des analyses plus détaillées des sédiments et surtout des fluides interstitiels qu’ils contiennent pour savoir a posteriori si des hydrates de gaz pouvaient être présents en faible quantité. En attendant, pour ralentir le dégazage de la carotte et l’extrusion des sédiments, il faut percer de petits trous dans la chemise PVC pour permettre au gaz de s’échapper plus facilement. Chaque perçage génère une mini explosion de boue noire et collante. Nous ne l’utiliserons pas pour nous faire des masques exfoliant…

La seconde carotte, de 42 m, a été collectée en amont d’une grande cicatrice de glissement sous-marin. Celle-ci contient moins de gaz mais les sections les plus profondes ont quand même vu leurs sédiments poussés vers l’extérieur de la chemise de quelques centimètres. Sur cette carotte, nous effectuerons des mesures géotechniques une fois revenus dans notre laboratoire pour essayer de comprendre les mécanismes qui ont forcés le déclenchement de ce glissement.

Nos opérations ont continué dans la matinée et l’après-midi avec l’acquisition d’une carotte de 30 m au sein de plusieurs glissements superposés, puis par la réalisation d’une mesure de flux de chaleur. Pour cette dernière, nous avons bouché la base du carottier pour ne pas récupérer de sédiments.

Au cours de la journée, nous avons aussi participé à une expérience encore inédite : nous avons fait des présentations de nos travaux en direct du NO Marion Dufresne grâce à un système de visioconférence. Ces présentations ont été réalisées devant un panel d’étudiants en journalisme installés dans une salle de conférence de Sorbonne Université, à Paris. Smartphone en main, une visite guidée virtuelle du NO Marion Dufresne a ensuite été organisée par Natacha et Lou, deux étudiantes en master à Sorbonne Université, avec l’aimable complicité de toutes les personnes du bord.

Samedi 27 mai 2023

Cette nuit, nous avons eu un petit répit, … enfin nous n’avons juste pas collecté de nouvelles carottes ! Nous avons donc mis ce temps à profit pour commencer à lancer les analyses sur les carottes que nous avons ramenées il y a déjà 2 jours. Ces carottes intéressent tout le monde : les sédimentologues qui cherchent à comprendre quand et comment se sont déposées les couches de sédiment, les géochimistes qui recherchent les traces de gaz, et les géotechniciens qui essaient d’expliquer comment se sont déclenchés les grands glissements observés sur les profils du sondeur de sédiment.

Une fois les sections de carottes découpées, les demies sections « Travail » sont intensivement échantillonnées. Une armée de bras s’affaire, des spatules, des sacs à échantillons et des feutres en mains, pour collecter le précieux sédiment. Ce terme de « précieux » n’est pas trop imagé ici : si nous le ramenons au coût journalier d’un navire comme le NO Marion Dufresne, le coût de chaque section de 1,5 m doit représenter l’équivalent de plusieurs milliers d’euros… Les échantillons prélevés doivent donc être traités avec le plus grand soin !

Depuis 10 jours, nous vous parlons de gaz et de fluides interstitiels et nous sommes sûrs qu’une question vous brule les lèvres : mais comment font-ils à partir de sédiment pour en sortir des fluides interstitiels et analyser les gaz qu’ils contiennent ? Très bien, à la demande générale, nous allons y répondre !

Mais commençons par le commencement. Avant de pouvoir faire des analyses, il faut d’abord prélever. En plus de leurs spatules, nos collègues géochimistes utilisent toute une panoplie de récipients, chacun étant adapté à une analyse bien précise. Parmi ces récipients, il y en a un en particulier qui sort de l’ordinaire : les isojars. Ce sont des récipients en verre qui, une fois fermés, sont parfaitement hermétiques. Ils servent à récupérer le gaz comme le méthane présent dans le sédiment. Pour cela, quelques cm3 de sédiment sont déposés dans l’isojar ; de l’eau distillée est ajoutée jusqu’au 2/3 avec un antibactérien car nous ne voulons pas que des bactéries trop gourmandes mangent notre méthane ; le tout est bien mélangé puis laissé au repos. Le gaz qui va s’échapper du sédiment est alors piégé dans l’espace laissé libre entre le bouchon et la surface de l’eau distillée. Il pourra être récupéré avec une seringue qui sera enfoncée au travers d’un petit opercule noir présent à cet effet sur le bouchon. Cela semble presque trop facile… non ? Le plus compliqué est de pouvoir accéder à ces isojars : elles ne sont fabriquées que par une seule entreprise au monde, située aux Etats Unis. Cela a donc pris plusieurs mois avant que notre commande ne soit prise en compte puis envoyée, et les isojars nous ont été livrées au pied du NO Marion Dufresne à La Barbade le matin même de notre départ ! Cela a été un grand soulagement. L’analyse du gaz ne pourra se faire que de retour au laboratoire. A partir de là, il sera possible de déterminer sa composition (du méthane bien sûr mais aussi tous les autres types de chaines carbonées) et sa profondeur d’origine sous le fond de mer.

Le prélèvement des fluides interstitiels met en jeu une autre technique. L’échantillon de sédiment est placé dans un sac plastique fermé hermétiquement. Un petit tube capillaire d’1 mm de diamètre (appelé « rhizon ») est enfoncé dans le sédiment, à travers le sac, tandis qu’une seringue est fixée à son extrémité libre. Nous effectuons alors une aspiration grâce à la seringue qui est maintenue en position ouverte par une petite pièce de bois. Cet effet d’aspiration force le fluide interstitiel présent au milieu du sédiment à s’écouler progressivement à l’intérieur de la seringue. Ceci se fait très lentement, microgoutte après microgoutte, pendant plusieurs jours. Le liquide est ensuite placé et conservé dans un petit tube fermé hermétiquement. A bord, nous mesurons directement la concentration en sulfates, pour identifier la profondeur du contact entre les sulfates et le méthane, en utilisant un kit d’analyse puis un appareil de « chromatographie ». Ces sulfates viennent directement de l’eau de mer et s’infiltrent donc dans le sédiment du haut vers le bas tandis que le méthane lui remonte vers le haut. Si la limite sulfates/méthane est très proche de la surface, cela signifie que le flux de méthane qui remonte est très fort. Au contraire, plus la limite sulfates/méthane est profonde, plus le flux de méthane est faible. Cette mesure ne prend que quelques minutes et nous donne donc rapidement des informations précieuses pour savoir s’il serait possible de trouver des hydrates de gaz dans notre zone.

Cette journée a aussi été marquée par la réalisation de notre première « banane »… Suite à nos succès précédents, nous avons envoyé un carottier de 45 m de long sur un site particulièrement intéressant. Hélas, l’enfoncement du tube a été bloqué à 30 m de profondeur et les 15 m encore au-dessus du fond de mer ont plié sous le poids exercé par les quelques tonnes du lest. Ce sont les aléas du carottage.

Dimanche 28 mai 2023

Nos pérégrinations se poursuivent amis lecteurs ! Nous avons un peu ralenti la collecte de carottes Calypso pour faire des mesures de température des sédiments sous le fond de mer. Pour cela, nous utilisons le tube de carottier que nous vous avons déjà présenté, sur lequel les sondes de température ont été installées. Jusque-là, nous l’avons utilisé pour faire une mesure ponctuelle sur un seul site.

L’idée maintenant est d’effectuer un « transect » de mesures : le long d’un profil horizontal prédéterminé, nous n’allons pas enfoncer une seule fois le carottier dans le sédiment mais plusieurs fois de suite. C’est ce que nous appelons le mode « pogo » ! Pour cela, l’embout du carottier est fermé par une ogive en forme de pointe afin d’empêcher les sédiments de rentrer et de favoriser l’enfoncement du carottier sous le fond de mer. En début de profil, le carottier est enfoncé une première fois ; il est maintenu 10 mn dans les sédiments car son enfoncement crée un « réchauffement » artificiel de ces derniers et il faut attendre que les températures s’équilibrent et retrouvent un état proche de leurs conditions d’origine. Une fois ce délai passé, le carottier est extrait du sédiment et, sans être remonté à la surface, le navire se déplace de quelques centaines de mètres pour aller sur le point de mesure suivant où cette opération est répétée, et ainsi de suite.

De cette façon, il est possible de réaliser plusieurs points de mesure sans avoir à remonter le carottier. Une fois le profil fini, il est ramené à bord. Les sondes sont alors extraites de leur support et les informations qu’elles contiennent sont téléchargées puis analysées. Ces sondes ont une autonomie d’enregistrement d’environ 18h, ce qui permet de prévoir de longs pogos endiablés ! Dans cet exercice, l’une des difficultés majeures est de conserver le navire très stable sur sa position pendant que le carottier doit rester enfoncé 10 mn. Si le navire dérive trop fortement, il va tirer sur le câble au bout duquel est attaché le carottier et le mouvement vertical que subirait alors celui-ci induirait, par friction, un réchauffement des sédiments. Les températures mesurées seraient alors fausses. Heureusement, nous bénéficions de tout le doigté et le savoir-faire des officiers en charge de la conduite du navire.

Pour la fin de matinée, nous avons collecté notre dernière carotte Calypso de 45 m sur un site que nous avons déjà investigué il y a quelques jours. En plus d’un nouvel effet « banane », cette carotte contient aussi beaucoup de gaz. Il a fallu percer de petits trous tous les 40-50 cm le long de la chemise en PVC pour permettre au gaz de s’échapper sans trop endommager les sédiments. Cela a créé de superbes spaghetti bien réguliers, mais ingestion déconseillée car indigestion assurée…

 

Lundi 29 mai 2023

Nous avons repris cette nuit des acquisitions en continu en utilisant le sondeur multifaisceaux (bathymétrie pour voir la morphologie du fond marin et la colonne d’eau) et le sondeur de sédiment (organisation des couches sédimentaires sous le fond de mer). Nous faisons deux grands profils qui recoupent tout le « deep-sea fan » de l’Amazone, en descendant vers la plaine abyssale puis en remontant vers le haut de la pente continentale. Nous recoupons bien sur des chenaux sous-marins méandriformes avec lesquels vous êtes désormais familiers mais ce ne sont pas ces structures qui nous intéressent, aussi jolies soient elles. Avant cette campagne, nous savions qu’il existait des sorties de méthane dans la zone en compression du « deep-sea fan » de l’Amazone mais cette accumulation sédimentaire étant si épaisse et étendue, il n’y a, a priori, pas de raisons pour ne pas en trouver ailleurs. Jusqu’à présent, il n’existait pas de données permettant de valider cette hypothèse. Avec ces nouvelles acquisitions, notamment celle de la colonne d’eau, nous espérons en identifier et prouver que les sorties de méthane peuvent être réparties sur l’ensemble du « deep-sea fan ». Affaire à suivre…

Pendant que ces acquisitions tournent automatiquement et qu’elles ne mobilisent que les chefs de quart, nous travaillons sur l’analyse des carottes que nous avons collectées au cours des trois derniers jours. Elles représentent 230 m de longueur cumulée, que nous devons donc passer sur le banc MSCL, découper, ouvrir, photographier, décrire et échantillonner. Tout doit être fini dans les prochaines 48h, avant que nous soyons revenus sur le haut de la pente continentale et que l’on recommence à carotter. Nous vous montrerons prochainement à quoi ressemblent les dépôts sédimentaires.

Comme nous vous avons parlé hier des « pogos » que nous avons effectués pour faire des mesures de température dans les sédiments, nous allons aujourd’hui continuer avec cette thématique. Vous savez désormais comment sont effectuées ces mesures mais vous ne savez pas encore comment elles sont utilisées. A partir des mesures de température effectuées à différentes profondeurs le long d’un tube de carottier, nous souhaitons pouvoir calculer un « flux », c’est-à-dire une quantité de chaleur qui remonte depuis l’intérieur de la Terre jusqu’à la surface du fond de mer. La Terre ayant un « noyau » très chaud, plus on s’enfonce dans sa direction, plus la température augmente. En moyenne, cette augmentation est de 30° par kilomètre : c’est ce que nous appelons le « gradient géothermique ». Mais dans les couches superficielles de l’écorce terrestre, il peut y avoir de nombreux phénomènes qui perturbent cette évolution de température et qui créent des anomalies thermiques. Par exemple, au niveau d’un volcan de boue, ce gradient peut être de plus de 100° par kilomètre. Il est donc important de déterminer localement si le flux de chaleur peut être plus fort ou moins fort que la moyenne. Pour pouvoir calculer le flux de chaleur à partir de nos relevés de température, il faut déterminer un nouveau paramètre, la « conductivité thermique », c’est-à-dire la facilité avec laquelle le sédiment permet ou non à la chaleur de se propager. Pour cela, nous utilisons la carotte prélevée en même temps que les premières mesures de température. Cette carotte n’a pas encore été ouverte. Des petits trous sont percés à intervalles réguliers dans la chemise pour y introduire une sonde ressemblant à une aiguille très fine, très fragile aussi. Avant de commencer la mesure, l’emplacement autour de la sonde est calfeutré à l’aide de plaques en mousse pour couper l’impact potentiellement néfaste de courants d’air. Une fois la sonde introduite, il faut attendre 10 mn pour que les températures se stabilisent, comme cela est fait pour le carottier ! La mesure démarre ensuite pendant 5 mn, et au cours des 2 dernières minutes, la sonde émet de la chaleur qui va permettre le calcul de la conductivité thermique. Le flux de chaleur est alors obtenu en multipliant le gradient géothermique local, déduit des relevés de température dans les sédiments, par la conductivité thermique. Si par hasard vous vouliez mesurer le flux de chaleur dans votre jardin, ne creusez tout de même pas trop profond…

Mardi 30 mai 2023

Nous sommes toujours en phase d’acquisition des données de bathymétrie et de sondeur de sédiment. Nous avons fini le premier long profil qui « descendait » vers la plaine abyssale et nous sommes en train de « remonter » la pente continentale pour revenir vers notre point de départ. Ces acquisitions se font à 6 nœuds (environ 11 km/h) donc aucun risque de nous faire flasher par un radar caché au détour d’une vague. Nous alternons entre pluies torrentielles et fortes chaleurs et, par le plus grand des hasards, il pleut systématiquement lorsque nous devons passer du temps sur le pont pour ranger les carottes dans la chambre froide… Nous rencontrons aussi régulièrement de vastes étendues de sargasses qu’il faut éviter pour ne pas boucher les canalisations servant à aspirer ou rejeter de l’eau.

Nous venons de dépasser le cap fatidique de la moitié de notre séjour à bord du NO Marion Dufresne et il y a un point extrêmement important dont nous n’avons pas encore parlé : la bouffe ! Nous nous excusons pour cet écart de langage, surtout auprès de nos plus jeunes lecteurs, mais la nourriture est un réconfort énorme au cours de nos longues journées de travail. Afin de nourrir les presque 80 personnes qui vivent et s’agitent 24/24h, nous avons en cuisine une équipe de 5 personnes qui travaillent sans relâche pour nous concocter matin, midi et soir, des repas à la fois équilibrés et extrêmement bons. Mais attention quand même aux kilos en trop à la fin de la campagne ! Il est difficile de résister à la série entrée-plat-fromage-dessert qui nous est proposée. Certains d’entre nous ont pris le parti de demander des demies portions ou bien de carrément sauter le repas de midi. La cuisine est vaste, moderne, et les frigos sont surdimensionnés afin de nous assurer d’être autonome en mer pendant plus de 30 jours. Ceci nous permet de bénéficier de fruits frais pour les petits creux lors des quarts de nuit ou le gouter de l’après-midi, mais aussi de salade verte toujours croquante et craquante grâce à un procédé « secret » de conservation… Le pain est cuit à bord tous les matins et lorsque ses effluves envahissent les couloirs et les salles de travail, c’est un grand moment de bonheur. Nous profitons donc de ce blog pour adresser un énorme merci à nos valeureux cuisiniers.

Les repas sont pris dans la grande salle à manger du navire. Elle peut accueillir une cinquante de personnes. Du fait de notre organisation en quarts, les repas sont organisés en deux services : à 11h15 et 12h15 pour le midi, et 19h15 et 20h pour le soir.

Nous avons pratiquement fini d’ouvrir, de décrire et d’échantillonner les carottes collectées pendant les jours précédents. Le temps précieux dont nous disposons est maintenant aussi mis à profit pour commencer à interpréter tous les résultats déjà obtenus : nous combinons toutes les observations, notamment entre les profils de sondeur de sédiment et les carottes, et entre les successions verticales de dépôts sédimentaires et les analyses géochimiques, afin de dégager des premières hypothèses et surtout de préparer avec encore plus de précision les prochains points de carottage.

 

Mercredi 31 mai 2023

Alors que nous continuons toujours notre acquisition des données bathymétriques et du sondeur de sédiment et que nous avons recroisé beaucoup de chenaux méandriformes, nous avons fini de nous occuper de toutes les carottes déjà prélevées ! C’est un ouf de soulagement général !

Toutes ces demies sections de carottes qui sont maintenant bien rangées dans leurs boites de stockage doivent être amenées jusque sur l’avant du navire où a été placé à La Réunion, avant le départ pour La Barbade et le port de Bridgetown, un grand container réfrigéré. Ce container va servir de chambre froide pour la conservation des carottes le temps de la campagne mais aussi comme moyen de ramener toutes les carottes en France une fois la campagne terminée. Une longue chaine humaine, façon Fourmiz, s’organise alors pour transporter les boites de stockage depuis l’arrière jusque vers l’avant du navire, puis depuis le pied de l’escalier jusque sur la plate-forme où a été fixé le container et enfin jusqu’à l’intérieur du container. En fonction de leurs destinations finales, les boites de stockage sont organisées dans des « racks », des étagères métalliques, afin qu’elles ne puissent pas bouger si un fort coup de mer survenait pendant la campagne (mais nous croisons les doigts en touchant du bois afin que cette éventualité ne se passe pas) et par la suite, lorsque le container sera transféré vers la France en passant de navire en navire et de camion en camion. Il fait toujours dans les 30° à l’extérieur et environ 4° dans le container… Chaud-froid assuré ! Heureusement, nous avons un médecin à bord.

Pendant l’après-midi, nous nous sommes installés dans la salle de conférence du navire pour présenter les premiers résultats obtenus à l’ensemble de l’équipe. Ces moments de discussion sont très importants car ils permettent de partager, d’échanger des idées, des hypothèses et des contre-hypothèses, de débattre, de façon très amicale bien sûr !

Pendant les deux prochains jours, nous allons être très très occupés par des opérations de carottage qui vont se suivre rapidement. Il n’est donc pas sûr que nous puissions vous donner beaucoup de nouvelles, mais nous ne vous oublierons pas ! Pas d’inquiétude. Pour vous faire patienter, nous vous laissons momentanément avec ce superbe arc-en-ciel.

Vendredi 2 juin 2023

Nous enchainons donc depuis 2 jours les carottages Calypso de 20 et 35 m de long et les pogos. Il y a toujours beaucoup de gaz dans les sédiments, même dans des zones plus éloignées des volcans de boue. En début d’après-midi, l’excitation était à son comble : le retour du carottier sur le navire a été accompagné d’une forte pétarade suivie d’un geyser de boue et de gaz. Le carottier s’est quasiment vidé par le haut et la base du tube. Nous avons extrait la chemise PVC le plus rapidement possible afin de contrôler ce qui pouvait rester à l’intérieur. Pas de miracle, la chemise était quasi vide, à part 1,2 m de sédiment.

Mais quel sédiment… ! Nous l’appelons communément le faciès « mousse au chocolat » : il s’agit d’une argile très sombre qui présente un aspect « mousseux ». Ce faciès sédimentaire est dans la très grande majorité des cas un indice très convainquant de la présence … de nos fameux hydrates de gaz ! Hélas, en remontant vers le navire, avec la diminution de la pression et l’augmentation de la température, les hydrates de gaz ne sont pas restés sous forme solide mais la glace qui les renferme a fondu, libérant ainsi un grand volume de méthane.

Nos collègues géochimistes ont tout de même échantillonné ce sédiment car leurs analyses pourront permettre de confirmer qu’il y avait bien (ou non) des hydrates de gaz dans cette carotte.
Puisque nous avons commencé à vous parler de « faciès sédimentaire », nous allons vous montrer les principaux types de sédiment que nous avons déjà identifiés dans les carottes. Le premier de ces faciès se présente sous la forme d’argiles de couleur verdâtre, dans lesquelles nous trouvons une très forte concentration de terriers « d’organismes benthiques ». Les organismes benthiques sont, par exemple, des petits vers, des petits crustacés, qui vivent sur le fond de la mer et qui creusent des terriers dans le sédiment pour s’abriter ou bien pour trouver leur nourriture. Ces terriers sont ce que l’on appelle des « bioturbations ». Nous trouvons également beaucoup de foraminifères, des organismes microscopiques que nous vous montrerons prochainement. Ces argiles bioturbées et riches en foraminifères constituent des « sédiments hémipélagiques ». Ils correspondent à la sédimentation continue, le « bruit de fond », qui se dépose en permanence avec des vitesses très lentes, de l’ordre de quelques centimètres par milliers d’années. Grâce à ces sédiments et aux foraminifères qu’ils contiennent, nous pourront estimer les âges des couches sédimentaires en utilisant des méthodes de datation au 14C.

Le deuxième faciès que nous avons identifié dans pratiquement toutes les carottes correspond à des niveaux là encore plutôt argileux mais qui, cette fois, présentent de nombreux indices de déformation. Dans ce faciès, les niveaux sédimentaires peuvent être juste basculés de 20 à 40° par rapport à l’horizontale, ils peuvent être abondamment faillés, ils peuvent être plissés et enfin ils peuvent être complètement cassés et transformés en petits morceaux de quelques centimètres de diamètre. Toutes ces déformations indiquent que les sédiments initialement déposés sur une pente ont été forcés à se remettre en mouvement et à glisser le long de la pente. Ce sont donc des dépôts de glissements sous-marins, que nous appelons aussi « dépôts de transport en masse ». Nous en trouvons absolument partout, avec des épaisseurs pouvant atteindre plusieurs dizaines de mètres !

Enfin, le troisième faciès que nous avons identifié correspond à des niveaux argileux très très sombres (donc normalement très riches en matière organique), de quelques centimètres à plusieurs dizaines de centimètres d’épaisseur. Ils alternent avec des niveaux argileux plus clairs correspondant à cette sédimentation hémipélagique. Nous retrouvons ces niveaux très sombres à proximité des volcans de boue : il s’agirait alors d’écoulements de boue assez liquide qui sortiraient des volcans et s’étaleraient progressivement en s’en éloignant. Une fois une coulée mise en place, la sédimentation hémipélagique vient alors doucement la recouvrir jusqu’à ce qu’une nouvelle coulée ne sorte du volcan de boue. La datation des sédiments hémipélagiques permettra de savoir, par exemple, à quelles fréquences (de temps) les coulées de boue sont expulsées des volcans.

Nous finissons ce petit tour de nos activités récentes par une image très saisissante : la reconstruction en 3D d’un panache de gaz dans la colonne d’eau ! A partir du traitement de l’enregistrement de la colonne d’eau, il est possible de faire ressortir la « morphologie » du panache de gaz et vous pouvez distinguer sur l’image qu’il n’est pas vertical mais qu’il est dévié sur le côté, probablement pas l’action d’un courant marin qui pousse les bulles de gaz.

Samedi 3 juin 2023

Lors de la présentation des faciès sédimentaires, nous avons mentionné la présence de dépôts argileux « hémipélagiques » qui correspondent au bruit de fond de la sédimentation océanique. Ces dépôts contiennent en particuliers des foraminifères, organismes microscopiques qui vivent soit en flottant dans la colonne d’eau (on les appelle alors foraminifères planctoniques) soit sur le fond des océans (on les appelle alors foraminifères benthiques). Ces petits organismes construisent une coquille constituée de calcaire qui enregistre une multitude d’informations très utiles pour les géologues. Ce sont plus particulièrement nos collègues paléo-climatologues, qui travaillent à la reconstitution des climats passés de la Terre, qui sont très friands de ces charmantes et drôles de petites bêtes ! Plongeons à leur découverte !

La période du Quaternaire dans laquelle nous vivons depuis 2,58 millions d’années se caractérise par un climat global plus froid d’une dizaine de degré qu’au Mésozoïque (que l’on appelle aussi l’ère Tertiaire, au cours de laquelle ont vécu les dinosaures). A la fin du Crétacé, il y a 65 millions d’années, il n’y avait pas encore de glace au niveau des pôles Nord et Sud, mais des forêts ! Depuis environ 2,58 millions d’années, le climat de Terre a changé : il alterne entre des périodes plus froides et d’autres plus chaudes comme celle dans laquelle que nous vivons actuellement. Au cours des périodes froides, la calotte polaire arctique pouvait descendre très bas sur le Canada, les Etats-Unis et sur toute l’Europe. L’Angleterre était alors recouverte de glace. Au cours des deux derniers millions d’années, on passe d’une période chaude à une période froide, tous les 100.000 ans : notre Terre est réglée comme une horloge ! Nous sommes actuellement dans une période chaude, un « interglaciaire », depuis environ 10.000 ans et nous devrions tendre vers une prochaine période glaciaire dans environ 40.000 ans.
Ces changements entre périodes chaudes et froides se sont traduits par des variations de la température à la surface de la Terre de 5 °C en moyenne. Mais comment fait-on pour reconstituer ces variations de températures et proposer ce chiffre de 5°C ?? Et bien c’est là qu’interviennent nos amis les foraminifères. Ces micro-organismes unicellulaires se développent sur l’ensemble des océans. Ils ont une durée de vie courte, de quelques mois, au cours de laquelle leurs coquilles enregistrent les propriétés des masses d’eau dans lesquelles elles se sont constituées, dont la température et la salinité. A leur mort, la matière organique qui compose leur « corps mou » se dégrade rapidement dans le colonne d’eau tandis que leur coquille est préservée et va se déposer au fond des océans. Les accumulations en couches superposées de millions de coquilles microscopiques constituent alors une archive unique de l’évolution du climat passé. Cette thématique va plutôt être abordée pendant la deuxième partie de la campagne AMARYLLIS-AMAGAS.

Les foraminifères nous fournissent aussi la possibilité unique de dater les couches de sédiment dans lesquels nous les trouvons. Nous pouvons soit dater précisément leurs coquilles par la méthode de datation au 14C (le fameux carbone 14), soit reconnaitre directement les espèces de foraminifères et estimer un âge avec une plus grande incertitude mais plus rapidement que la datation au 14C. Dans nos carottes, plusieurs de nos collègues prélèvent un peu de sédiment, le lave avec un micro-tamis, puis sèche le résidu de leur récolte avant de le regarder au microscope. C’est alors une féérie de formes et de couleurs qui peut s’offrir à nos yeux. Certains de ces foraminifères sont translucides, d’autres sont « porcelanés ». La présence de l’espèce appelée Ménardi au sommet de nos carottes nous donne une première indication sur l'âge du sédiment : il proviendrait du dernier interglaciaire, soit les derniers 10.000 ans.

Dimanche 4 juin 2023

FLASH SPECIAL – FLASH SPECIAL

Amis lecteurs, nous sommes obligés d’interrompre exceptionnellement nos programmes habituels car après plusieurs carottages infructueux nous avons enfin pu ramener par deux fois des hydrates de gaz à bord !!!!

Nous vous laissons imaginer l’effervescence que ceci a pu susciter, aussi bien pour toute l’équipe scientifique que les personnels du NO Marion Dufresne. Pour ces deux succès, tout a commencé par une véritable explosion que vous pourrez vivre en visionnant les courtes vidéos : celles-ci sont survenues à chaque fois lorsque le lest et le tube ont été séparés.

A ce moment, le gaz présent dans le tube a trouvé rapidement une « porte de sortie », entrainant avec lui une grande quantité d’argile qui a été propulsée dans les airs à plusieurs mètres de hauteur. Ceci a été un indice fort de la présence potentielle d’hydrates de gaz à l’intérieur des carottes. Grâce aux efforts conjugués de chacun, la chemise PVC a pu être rapidement extraite des carottiers, coupée en sections et tout de suite ouverte afin d’offrir enfin le graal tant attendu à nos yeux ébahis. De plus, les hydrates ne se présentent pas ici sous la forme de petits cristaux de glace mais de véritables blocs de plusieurs centimètres de diamètre ! L’euphorie passée et les classiques photos prises en allumant ces blocs de glace avec un briquet, tous les hydrates visibles ont été prélevés, placés dans des isojars scellées et soigneusement étiquetés.

Lundi 5 juin 2023

Après cette folle journée d’hier, reprenons le cours plus « normal » de notre vie, enfin si considérer que travailler 24/24h sur un navire au milieu de l’océan est le cours le plus normal qui soit ! Nous vous parlons tous les jours de ce merveilleux NO Marion Dufresne mais avez-vous une idée de la façon dont il fonctionne ? Hum ? Non, nous en étions sûr. Alors juste pour vous très chers lecteurs, nous n’avons pas hésité à plonger dans les profondeurs obscures de ce navire pour vous en révéler certains de ses secrets. Action !

Durant toute la semaine dernière, le commandant du Marion Dufresne nous a proposé des « engine rooms tours » ou visites des machines. Ces visites sont l’occasion de descendre dans le ventre du Marion Dufresne. Une petite dizaine de personnes entretiennent en permanence le bon transit intestinal du navire : les chefs mécaniciens, électroniciens, les maîtres électriciens… Sans eux, le Marion Dufresne pourrait risquer des carences, une déshydratation, des problèmes d’estomac, ou encore des contusions ou des fractures. Ils sont les médecins et chirurgiens du « Marion », et surveillent des kilomètres d’organes et d’intestins mécaniques, en faisant des patrouilles régulières ! Ils s’affairent à « garder la gouvernabilité du navire le plus longtemps possible, et ce malgré les avaries », nous dit Alex, l’un des chefs mécaniciens.

Chaque visite des machines ne compte pas plus de cinq personnes, et pour cause ! Munis de nos chaussures et de notre casque de sécurité, et surtout d’un casque anti-bruit, nous nous retrouvons dans le dédale des intestins du navire. Les plafonds sont bas, les chemins sont étroits, la chaleur est parfois prenante, et le bruit est … terrifiant. On se croirait au cœur de la Moria lors de la période faste des nains bâtisseurs en Terre du Milieu, et aucun des visiteurs ne souhaiterait s’y perdre ! Les deux gigantesques hélices qui nous font avancer sont entrainées par des moteurs électriques, eux-mêmes alimentés par une électricité produite via deux générateurs au gazole. Par rapport aux moteurs thermiques, les moteurs électriques ont l’avantage de faciliter la stabilisation du navire. Cela est essentiel lorsque nous sommes en opération scientifique comme le carottage. Tous les équipements vitaux du navire sont en double, ou presque, pour pouvoir palier à l’imprévu : l’ancre de rechange pèse 6.5 tonnes !

Nous réalisons que l’eau de mer est un élément central du fonctionnement du navire. Elle est récupérée et utilisée pour refroidir générateurs et moteurs, et produire plusieurs qualités d’eau douce, de celle des toilettes et des douches, en passant par celle des robinets, jusqu’à celle que nous pouvons boire via des distributeurs dédiés. La désalinisation se fait suivant deux procédés. Le premier profite de la chaleur des moteurs pour transformer l’eau en vapeur via des bouilleurs, le second utilise un appareil à osmose inverse. L’eau est ensuite filtrée plusieurs fois en fonction de sa destination : filtres UV, filtres à particules fines 20 et 5 microns. Au final, le Marion Dufresne est autonome en eau.
Savez-vous que l’eau de mer sert également à stabiliser le navire ? Des réservoirs en eau de mer de grande contenance, les ballasts, se trouvent dans le bas de la coque. L’eau ainsi stockée agit comme un lest et permet de corriger l’assiette du « Marion » (c’est-à-dire son angle par rapport à l’horizontale), ce qui est important en cas de cargaison déséquilibrée. Quand nous remontons nos lourdes carottes, sur le pont tribord, heureusement que les ballasts sont là !
Parmi les organes du navire, on trouve aussi des usines de traitement des eaux grises, de séparation des eaux de travail et de ballast, et d’épuration des eaux noires (les toilettes !). Les eaux ainsi traitées sont relâchées en mer, uniquement si elles ne dépassent pas un nombre précis de particules inappropriées pour l’environnement marin. Les vannes peintes en rose ne sont pas une petite touche féminine qui serait arrivée jusque dans ce lieu mais uniquement un code indiquant la destination finale du gazole.

Nous terminons notre visite dans le « PC Machines », véritable cerveau vigilent de cette impressionnante machinerie humaine, point névralgique de contrôle du bon fonctionnement du Marion Dufresne. Et nous avons ce sentiment que tout est justement sous contrôle, que rien ne peut nous arriver… à part peut-être, une panne de gazole. Si en apparence le navire est autonome, il dépend cependant encore de la précieuse or noire. Pour produire l’électricité qui le fait fonctionner, le Marion Dufresne dépense 14 m3 par jour de gazole quand nous sommes en opérations scientifiques (ce chiffre monte à 28 m3 quand nous effectuons des transits rapides). Pour se donner un ordre d’idée, sachant que nous sommes 80 personnes à bord, chaque personne consomme donc plus de 4 pleins d’une petite voiture par jour d’opération ! Dans quelques années, notre « Marion » partira en retraite, et sa transformation vers l’utilisation d’énergies renouvelables n’est donc pas d’actualité. A quoi ressemblera le bateau océanographique du futur ? C’est bien là LA question…

 

Mardi 6 juin 2023

Après vous avoir fait voyager dans les entrailles du NO Marion Dufresne, nous allons maintenant vous emmener… sur la hune ! C’est-à-dire le sommet de l’un des « mâts » le plus haut du navire. Prenez vos harnais de sécurité, vos casques et restez bien les uns derrière les autres lors de la montée !

Nous voici donc à 10 m au-dessus du pont, sur l’avant du navire. Belle vue n’est-ce pas ? Mais que faisons-nous ici ? Les carottes ne remontent pas jusque-là ! … Certes non ! Mais en plus de vouloir collecter de longs échantillons de longues carottes, la campagne AMARYLLIS-AMAGAS a pour but de collecter de petits échantillons de toutes toutes petites particules : les « aérosols ». Ces aérosols sont constitués de microparticules d’argiles, de « poussières », qui voyagent au gré des vents. Du fait de leur très petite taille, ils peuvent rester en suspension dans l’atmosphère et parcourir de longues distances, portés et poussés par les alizés. Celles qui nous intéressent au large de la marge brésilienne viennent… d’Afrique de l’Ouest et du Sahara. Au cours de la campagne, nous avons eu la chance de traverser ce nuage d’aérosols à plusieurs reprises.

Bon c’est très bien tout ça mais à quoi ça sert ? Ce transport de particules d’est en ouest est lié à la position de l’ITCZ ou « InterTropical Convervence Zone ». La « zone de convergence intertropicale » se situe au niveau de l’Equateur, là où arrive l’essentiel du rayonnement solaire et où se rencontrent les masses d’air des hémisphères nord et sud de la Terre. L’action du soleil et des eaux océaniques chaudes réchauffent les masses d’air circulant le long de l’ITCZ et les chargent en humidité. Lorsque ces masses d’air s’élèvent, elles se refroidissent et libèrent leur humidité : il pleut ! La position de l’ITCZ n’est pas fixe : elle peut bouger vers le nord ou vers le sud de façon saisonnière et ainsi être à l’origine de saisons sèches ou humides (la « saison des pluies ») dans la zone tropicale et de saisons plus chaudes ou plus froides à nos latitudes en Europe. Elle peut aussi bouger au cours de plus longues périodes de temps et rester soit plus au sud soit plus au nord de l’Equateur pendant plusieurs centaines ou milliers d’années et modifier drastiquement le climat de la Terre en imposant sur certaines zones géographiques des sécheresses sévères ou des déluges de précipitation et des crues. Nous savons par exemple que des zones de savanes et de marécages recouvraient le désert saharien actuel entre les derniers 10000 à 5000 ans avant notre ère : c’est le « Sahara Vert ». Il est donc important de savoir comment cette ITCZ a bougé au cours du temps pour contraindre son impact sur les changements climatiques du passé et ceux de notre futur proche… Mais quel est le lien avec les aérosols que nous traquons ? Il est possible de retrouver la trace de ces aérosols dans les carottes sédimentaires collectées en mer, sur la marge brésilienne par exemple. Si nous pouvons mieux comprendre comment et en quelles quantités s’effectue actuellement le transfert de ces toutes petites particules, la variation de leur quantité dans les carottes sera un indice de plus qui permettra aux paléo-climatologues de reconstituer la position de l’ITCZ au cours du temps.

La collecte de ces aérosols n’est pas une chose facile. Pour espérer en récupérer, il faut pomper de grands volumes d’air. C’est pour cela que notre collègue « poussiériste » grimpe tous les jours sur cette hune. Ce « mât météo » est à l’avant du navire pour éviter les contaminations potentielles liées au rejet de petites particules par les cheminées du navire, et très en hauteur pour éviter les contaminations potentielles par les particules de rouille en provenance des ponts. Deux systèmes de récupération des poussières y ont été installés : un système de pompage pour grand volume d’air permettant une collecte sur des grands filtres papier, et un système de pompage pour petit volume d’air permettant une collecte sur des membranes. Une girouette mesure en permanence la direction du vent et coupe automatiquement le pompage de l’air si celui-ci arrive de l’arrière du navire. Le débit des pompes doit être contrôlé en permanence pour être sûr que l’on aspire suffisamment d’air et donc de particules. Les filtres sont changés tous les jours afin de pouvoir observer des changements potentiels de la source des particules et de suivre au jour le jour la position du panache de poussières sahariennes. Les filtres sont retirés de leur support et conditionnés avec la plus extrême précaution. D’ici la fin de la campagne, une centaine d’échantillons seront disponibles mais peut être que seuls 10 d’entre eux seront exploitables pour leur quantité de particules récoltées. Les analyses seront effectuées une fois de retour à terre dans des salles dites « blanches », spécialement équipées de systèmes de filtration de l’air ambient pour limiter toutes les possibilités de contamination. Elles consisteront en l’identification de la minéralogie des argiles et des mesures de certains éléments chimiques comme le strontium et le néodyme pour déterminer la source, la zone géographique de provenance de ces particules. Les résultats obtenus seront comparés avec des stations de mesure implantées au Sénégal afin de mieux appréhender le devenir de toutes ces petites particules lors de leur « grande traversée » de l’Atlantique équatoriale.

Mercredi 7 juin 2023

Voilà, la fin de notre campagne se rapproche et nous « profitons » aujourd’hui de notre dernière journée de carottage et de pogos. C’est aussi l’anniversaire de notre chef de mission ! Alors pour fêter cela dignement, nous avons essayé un carottage avec un tube de 53 m.

A partir de profils de sondeur de sédiment, nous avons soigneusement sélectionné un site caractérisé par une grande épaisseur de sédiments hémipélagiques qui n’auraient pas dû perturber l’enfoncement du carottier… Mais le carottage réservant toujours plein de surprises, le tube a finalement si fortement plié que l’acier s’en est déchiré. L’équipe du navire a dû donc prendre les plus grandes précautions pour réussir à ramener le carottier à bord sans qu’il ne se casse et que la carotte ne soit pas perdue. Celle-ci contenait tout de même 42 m de sédiment. Il nous a fallu pas moins de 5 heures pour extraire puis découper la chemise PVC.

Des scènes de liesse ont accompagné la découpe puis le rangement de la toute dernière section ! Pour clôturer cette journée, le carottier avec les sondes de température a été envoyé sur le volcan de boue d’où les hydrates de gaz les plus massifs avaient été extraits quelques jours plus tôt. Le résultat ? Une superbe « banane »…

Vendredi 9 juin 2023

Les dernières opérations de carottage effectuées, nous avons encore un peu de temps pour faire des acquisitions avec le sondeur multifaisceaux (enregistrement de la colonne d’eau et de la morphologie du fond de mer) et du sondeur de sédiment. Le fonctionnement de ces deux outils est basé sur pratiquement le même principe : un signal acoustique (un « bruit ») est généré depuis le navire en direction du fond de la mer ; lorsqu’il rencontre un « obstacle » comme le fond de mer ou bien des couches sédimentaires situées sous celui-ci, une partie de ce signal est renvoyé vers la surface et une autre partie continue son petit chemin jusqu’à ce qu’il n’ait plus assez d’énergie et qu’il finisse par disparaitre. Pour ces deux outils, ce sont les fréquences du signal acoustique qui changent : celles du sondeur multifaisceaux sont plus élevées que celles du sondeur de sédiment. De cette façon, dès que le signal acoustique généré par le sondeur multifaisceaux touche le fond de mer, il est pratiquement intégralement renvoyé vers le navire pour y être enregistré : ceci nous permet d’avoir la meilleure estimation possible de la profondeur du fond de mer. Pour le sondeur multifaisceaux, avec un seul signal acoustique envoyé, nous obtenons l’enregistrement d’environ 200 points, donc 200 profondeurs, régulièrement réparties le long d’une ligne de plusieurs kilomètres orientée perpendiculairement au navire. Une fois enregistrés et traités à l’aide de logiciels spécifiques, tous ces points constituent un MNT (Modèle Numérique de Terrain) qui nous permet de reconstituer et d’observer la morphologie du fond de la mer.

Donc en théorie, tout ceci est assez simple… Mais en pratique, cela se complique un peu. En effet, pour estimer les profondeurs, nous disposons du temps aller-retour dont le signal acoustique a eu besoin pour atteindre le fond de la mer puis pour revenir au navire, et de sa vitesse que nous considérons comme toujours la même. Dans l’eau, un signal acoustique est censé se propager avec une vitesse de 1500 mètres par seconde. Mais cette vitesse peut être fortement contrariée par de multiples phénomènes qui se passent dans la colonne d’eau, par exemple des changements de la température et/ou de la salinité si une « langue » d’eau douce venait s’intercaler dans les eaux salées comme cela peut être le cas au large d’un grand fleuve comme l’Amazone. La vitesse avec laquelle le signal acoustique se propage est alors complètement perturbée et les estimations de la profondeur du fond de mer sont faussées. Cela se voit très vite sur les enregistrements. Dans ce cas, il faut vite connaitre le « découpage » de la colonne d’eau en terme de température et de salinité pour pouvoir appliquer des corrections à la vitesse du signal acoustique. Pour obtenir ce découpage vertical, l’équipe des électroniciens du bord fait un « tir Sippican ». Il s’agit d’une petite sonde en forme de torpille qui est tirée depuis le navire. Elle chute dans la colonne d’eau reliée par un fil de cuivre très fin qui permet de transmettre en temps réel les enregistrements qu’elle effectue. Une fois arrivée au bout de la bobine, le fil casse et l’enregistrement s’arrête. Les données sont alors intégrées au logiciel du sondeur multifaisceaux afin que les corrections soient appliquées au calcul de la vitesse du signal acoustique et rétablir de « vraies » profondeurs.

Pendant que ces acquisitions sont effectuées, nous mettons à profit ces derniers moments à bord pour ranger les dernières sections de carottes ouvertes, photographiées, décrites et échantillonnées. Nous faisons aussi un brin de ménage des équipements et des laboratoires afin que l’équipe qui va nous remplacer pour le leg 2 trouve place nette et se sente un peu comme à la maison avant de pleinement s’approprier les lieux. Mais ceci est une autre histoire…

Nous faisons désormais transit vers le port de Paramaribo au Suriname. Une page se tourne.

Dimanche 11 juin

Chers amis lecteurs, c’est le cœur lourd que nous allons mettre fin à nos échanges quasi-quotidiens. Notre campagne est désormais terminée. Nous sommes rentrés au port de Paramaribo où nous attendent d’autres problèmes plus terre à terre, de passage à l’immigration et de vols de retour vers la France. Tous les participants sont exténués mais incroyablement heureux d’avoir partagé cette aventure. Ils n’ont tout de même pas bougé pour aider les chefs de mission à remettre un dernier carottier à l’eau… ! Nous profitons de ces dernières lignes pour remercier tous les membres d’équipage du NO Marion Dufresne : le capitaine, les officiers, les électroniciens, les électriciens, les boscos, les matelots, les magasiniers, les cuisiniers, les garçons de salle, ainsi que les électroniciens et les membres de la cellule carottage d’Ifremer-Genavir. Ce blog a été réalisé grâce à la participation active de nos photographes « maison », Yevgeniya et Lucas, avec des textes de Sébastien, votre co-chef de mission.

Avant de clôturer notre récit, faisons un petit bilan de cette campagne. Nous avons acquis 2615 km de profils de sondeur de sédiment et de données de bathymétrie et de colonne d’eau qui leur correspondent. Nous avons surtout collecté 29 carottes, qui représentent 620 m (à 10 cm près…) d’archive sédimentaire d’une grande rareté, et récupéré pratiquement 800 échantillons. Ces carottes vont être précieusement conservées en France et au Brésil et feront l’objet de beaucoup d’attention et d’analyses dans les mois et les années à venir. C’est un travail long et laborieux qui nous attend, mais au combien passionnant et gratifiant ! Concernant les premières observations scientifiques, nous avons identifié 92 panaches de gaz dans la colonne d’eau, essentiellement par moins de 2000 m de profondeur d’eau, dont certains existaient déjà en 2016 lors d’une campagne précédente ; nous avons été particulièrement surpris par la quantité de grands glissements sous-marins qui ont affectés le haut de la pente continentale amazonienne dans notre zone d’étude car nous étions persuadés de n’y trouver qu’une sédimentation hémipélagique ; nous avons identifié de nouveaux volcans de boue et autres zones d’expulsion de fluides ; nous avons pu carotter et ramener à bord des hydrates de gaz !

 

Nous espérons que vous avez apprécié la lecture de ce journal de bord et que vous y avez appris de nouvelles connaissances sur notre bonne vieille Terre. Le monde sous-marin est un endroit magique qui est encore loin de nous avoir révélé tous ses secrets. Nous espérons aussi que le suivi de nos travaux vous aura donné le gout d’aller découvrir d’autres informations sur les sciences de la mer en général, grâce à de nombreux autres médias à disposition. Peut-être nos plus jeunes lecteurs se sont-ils dits « Waouh, maman, papa, je veux devenir chercheur sous la mer quand je serai grand ! ». N’oubliez pas que tous nos progrès depuis que l’Homme a commencé à dessiner dans des grottes sont intimement liés à la science. Elle guide notre vie de tous les jours quand nous allumons notre cafetière le matin, que nous démarrons notre voiture ou que nous surfons sur internet, mais encore faut-il qu’elle soit utilisée à bon escient. Réussir à motiver de futurs jeunes adultes à poursuivre leur vie professionnelle dans un des nombreux domaines scientifiques est donc aussi un challenge que nous devons relever.

Pour finir, nous vous laissons en compagnie d’une amusante galerie de portraits : des groupes motivés et volontaires et des visages en admiration devant une petite flamme orange s’échappant d’un bloc de glace…

Au revoir.

L’équipe du leg1 de la campagne AMARYLLIS-AMAGAS.

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