Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

1 Exploration et histoire des fonds marins et de leur sous- sol Vues par la géo

1 Exploration et histoire des fonds marins et de leur sous- sol Vues par la géophysique marine Matthias Delescluse Département de géosciences de l’ENS ENS, le 23 mars 2019 2 Plan de l’exposé I- Mesurer la profondeur des fonds marins Du fil à plomb à l’altimétrie satellitaire II- Les principales structures des fonds marins Les dorsales et la tectonique des plaques Structures et enregistrements sédimentaires Les continents immergés III – Les paléo-océans Reconstructions cinématiques Imagerie des plaques plongeantes océaniques ENS, le 23 mars 2019 3 Plan de l’exposé I- Mesurer la profondeur des fonds marins Du fil à plomb à l’altimétrie satellitaire II- Les principales structures des fonds marins Les dorsales et la tectonique des plaques Structures et enregistrements sédimentaires Les continents immergés III – Les paléo-océans Reconstructions cinématiques Imagerie des plaques plongeantes océaniques ENS, le 23 mars 2019 Méthodes d’imagerie acoustiques Sondeurs mono et multi- faisceaux Sismique réflexion Sismique réfraction Sismologie (Tomographie) profondeur Fréquence du signal 4 ENS, le 23 mars 2019 I – Mesurer la profondeur des océans 5 ENS, le 23 mars 2019 Maury, 1858 Schott, 1925 Sir John Murray, 1911 Jusqu’au XXeme siècle: mesures ponctuelles et interpolations I – Mesurer la profondeur des océans 6 I – Mesurer la profondeur des océans 7 M.F. Maury (1806-1873) « éclaireur des mers » I – Mesurer la profondeur des océans 8 M.F. Maury (1806-1873) Officier de l’US Navy Océanographe I – Mesurer la profondeur des océans 9 ENS, le 23 mars 2019 USS Arctic, Lieutenant Berryman, 1856 Projets de cables télégraphiques transatlantiques I – Mesurer la profondeur des océans 10 • Profils divers acquis aux alentours du projet de cable transatlantique • Rejet des mesures sous prétexte que... Les profils sont trop différents • Idée préconcue: les fonds marins sont plutôt monotones I – Mesurer la profondeur des océans 11 ENS, le 23 mars 2019 Maury, 1858 Schott, 1925 Sir John Murray, 1911 « telegraphic plateau » : 60 ans d’illusions I – Mesurer la profondeur des océans 12 ENS, le 23 mars 2019 Sir John Murray, 1914 I – Mesurer la profondeur des océans 13 ENS, le 23 mars 2019 Seconde moitié du XXième siècle: Développement des sondeurs acoustiques I – Mesurer la profondeur des océans 14 ENS, le 23 mars 2019 Marie Tharp (1920-2006) Le voilier VEMA I – Mesurer la profondeur des océans Lamont Doherty Earth Observatory (Columbia University) 15 ENS, le 23 mars 2019 Tharp & Heezen I – Mesurer la profondeur des océans 16 ENS, le 23 mars 2019 Tharp & Heezen I – Mesurer la profondeur des océans 17 ENS, le 23 mars 2019 I – Mesurer la profondeur des océans Mise en évidence claire des dorsales 18 ENS, le 23 mars 2019 1980s: Les sondeurs multifaisceaux modernes I – Mesurer la profondeur des océans 19 ENS, le 23 mars 2019 I – Mesurer la profondeur des océans 20 ENS, le 23 mars 2019 I – Mesurer la profondeur des océans 21 ENS, le 23 mars 2019 Resolution? • Longueur d’onde 1500 (m/s)/12000 (Hz)=0.125m • 1°de 69 à 70°d’incidence à 10000 m =>61 m + attitude du bateau/ positionnement + profil de vitesse de l’eau I – Mesurer la profondeur des océans 22 (2004,SHOM) I – Mesurer la profondeur des océans Couverture complète de la méditerranée … mais pas dans les zones côtières (fauchée du sondeur faible, quadrillage important nécessaire) 23 ENS, le 23 mars 2019 http://www.geomapapp.org/ Données de bathymétrie multifaisceaux: Une couverture très partielle I – Mesurer la profondeur des océans 24 Le niveau moyen de l’océan dépend de la bathymétrie. Peut-on déduire la topo de la forme de la surface des océans? OUI… … gravimétrie … altimétrie I – Mesurer la profondeur des océans 25 https://cnes.fr/fr/un-peu-de-vulgarisation-laltimetrie L’altimétrie satellitaire I – Mesurer la profondeur des océans 26 La mesure du niveau moyen des océans donne le « géoïde ». Il s’agit d’une surface équipotentielle du champ de gravité terrestre. Elle se mesure en mètres par rapport à l’ellipsoïde de référence. I – Mesurer la profondeur des océans 27 http://www.geologie.ens.fr/~vigny/cours.html I – Mesurer la profondeur des océans 28 Seules les petites longueurs d’ondes du géoïde sont corrélées à la topographie des fonds marins I – Mesurer la profondeur des océans Mesures en m / ellipsoïde de référence 29 Les grandes longueurs d’ondes sont liées aux hétérogénéités et à la dynamique du manteau profond I – Mesurer la profondeur des océans 30 ENS, le 23 mars 2019 Il faut donc des mesures directes pour pouvoir contraindre la profondeur des océans (i.e. la topo) à partir de l’altimétrie I – Mesurer la profondeur des océans 31 Résolution horizontale: 30 secondes d’arc: ~0.5*1/60*110 km ~1 km I – Mesurer la profondeur des océans 32 Plan de l’exposé I- Mesurer la profondeur des fonds marins Du fil à plomb à l’altimétrie satellitaire II- Les principales structures des fonds marins Les dorsales et la tectonique des plaques Structures et enregistrements sédimentaires Les continents immergés III – Les paléo-océans Reconstructions cinématiques Imagerie des plaques plongeantes océaniques ENS, le 23 mars 2019 Méthodes d’imagerie acoustiques Sondeurs mono et multi- faisceaux Sismique réflexion Sismique réfraction Sismologie (Tomographie) profondeur fréquence 33 Ryan et al. 2009 Basse résolution= satellite Haute résolution= bathymétrie multifaisceaux Tharp & Heezen LES DORSALES OCEANIQUES II – Les structures sous-marines 34 Les « transformantes » II – Les structures sous-marines 35 Moho Gabbro Sédiments Basalte Péridotite Chambre magmatique Cristallisation Fractionnée Isotherme 1300°C Fusion Partielle Décompression adiabatique  Fusion partielle II – Les structures sous-marines 36 Le refroidissement de la lithosphère océanique et l’isostasie expliquent le relief des dorsales: II – Les structures sous-marines 37 II – Les structures sous-marines 1905: B Bruhnes Les basaltes enregistrent un champ magnétique rémanant en refroidissant 38 Le magnétomètre à résonance protonique (effet overhauser nucléaire) utilise un fort champ magnétique pour polariser les protons dans un hydrocarbure, puis détecte la fréquence de résonance du proton due à la résonance magnétique nucléaire (RMN) une fois le champ de polarisation éteint. La fréquence de résonance est proportionnelle à l’amplitude d’un champ magnétique ambiant présent après la suppression du champ de polarisation. II – Les structures sous-marines Anomalies magnétiques = champ mesuré – champ terrestre 39 40 41 Analogies des faunes et des flores fossiles qui imposent des liaisons intercontinentales Continuité des structures géologiques 42 La formulation de la théorie de la « tectonique des plaques » J.Morgan, X.LePichon, D. McKenzie 1968 43 La cinématique des plaques et les pôles de rotation 44 45 46 Imagerie géophysique / sismologie (Terre-Mer) Terrain géol. II – Les structures sous-marines. Et en profondeur? 47 Qu’est-ce qu’un profil sismique? SOURCE * = Contrastes d’impédance (vitesse, densité) Trace sismique enregistrée à un récepteur 48 Galicia 3D experiment 49 Biescas et al. 2008 Océanographie sismique (meddies) 50 Discordance Miocène Exagération verticale: ~10x Sismique rapide (~20-125 Hz) Croute océanique Croute océanique II – Les structures sous-marines 51 Failles inverses (compression) II – Les structures sous-marines 52 ENS, le 23 mars 2019 Qu’y a-t-il immédiatement sous le plancher océanique? Souvent des sédiments 53 Que peut-on lire dans l’enregistrement sédimentaire: - La distance aux côtes - Les paleo-courants -Le niveau de la Mer -Les déformations Tectoniques - … Exemple: la crise messinienne (~5 Ma) II – Les structures sous-marines 54 Le cas extrême de la crise messinienne en mer méditerranée Séries tronquées= érosion Variations du niveau de la mer 55 Variations du niveau de la mer Le cas extrême de la crise messinienne en mer méditerranée Sel et évaporites 56 La tectonique salifère 57 ENS, le 23 mars 2019 II – Les structures sous-marines Canyon du Var 58 II – Les structures sous-marines 59 Rodriguez et al. Chenaux turbiditiques dans l’océan indien 60 Chenaux à 2000 km au sud du Bengale 61 Sismique « multitrace » basse fréquence (4-40Hz) 7 km 1.5 km Mauvaise résolution dans les sédiments Imagerie possible sous le socle basaltique 62 • La croûte océanique se forme à partir de la fusion partielle du manteau au niveau des dorsales • Son épaisseur est en moyenne de 7 km Question: • Ne trouve-t-on que de la croûte océanique dans les fonds marins? km/s Vitesse des ondes V=f(nature des roches) 7 km/s: gabbros basaltes 8 km/s: peridotites (manteau) 63 Rais sismiques réfléchis: Temps de trajets peu sensibles aux vitesses des couches profondes Rais réfractés: Temps de trajets beaucoup plus sensibles aux vitesses dans les couches MAIS: nécessite une grande distance source récepteur 64 Sismomètre de fond de mer (Ocean Bottom Seismometer) 65 II – Les structures sous-marines Les « marges passives » Héritage des processus de rifting Modèle de vitesse (sismique réfraction) 66 II – Les structures sous-marines Amincissement de la croûte continentale (rifting) Remontée du manteau: - réchauffement - subsidence 67 Continent immergé 68 Zealandia: le continent médiatique qui cache… 69 … de nombreux autres cas 70 www.extraplac.fr / Ifremer Lien avec les Zones d’Exclusivité Economique (Z.E.E.) 71 Plan de l’exposé I- Mesurer la profondeur des fonds marins Du fil à plomb à l’altimétrie satellitaire II- Les principales structures des fonds marins Les dorsales et la tectonique des plaques Structures et enregistrements uploads/Geographie/ tipe2020-delescluse.pdf