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Exploration géologique des fonds marins avec le Nautile

Dossier - Géologie : plongée dans le manteau supérieur
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Le manteau supérieur de la Terre est le théâtre de phénomènes magmatiques et de transformations rocheuses passionnants. Il est un objet d'étude privilégié pour comprendre la composition de la planète. Dans ce dossier, les scientifiques vous entraînent à bord de leurs navires, pour une plongée au cœur du manteau.

  
DossiersGéologie : plongée dans le manteau supérieur
 

Les forages en mer apportent des données capitales sur les matériaux traversés. Ces informations sont par nature très ponctuelles, et il est difficile d'en déduire les relations géométriques qui existent entre les différentes unités constituant un ensemble géologique. Les submersibles, comme le Nautile, permettent d'effectuer des coupes et cartographies du fond. 

Explorer les fonds marins avec le Nautile. © Binche, CC BY-SA 3.0

C'est pour ces raisons que Gilbert Boillot a réussi à obtenir, en plus d'un forage avec le JOIDES Resolution (voir chapitre précédent), une campagne de submersible. Une première campagne, dénommée Galinaute, a ainsi eu lieu en juin et juillet 1986 avec le Nautile, porté par le Nadir. Puis, la mission Galinaute II s'est déroulée en juillet et août 1995.

Mise à l’eau du Nautile de l’Ifremer, par le portique du Nadir, lors de la mission Galinaute II. On distingue à l’avant la sphère de titane percée de trois hublots, ainsi que les divers projecteurs et appareils de prise de vue. Les petits sacs en jute sur le côté contiennent de la limaille de fer (le lest perdu). © Jacques Kornprobst, Ifremer

Au cours de ces opérations, 37 plongées ont été effectuées et plus de 250 échantillons ont été récupérés. Outre des péridotites, ont été prélevés des pyroxénites, des basaltes, des gabbros (équivalents grenus des basaltes), des roches métamorphiques et des granites.

Le Nautile : observer les affleurements de la marge de la Galice

Installé très inconfortablement dans le Nautile, le scientifique observe les affleurements du fond à travers un petit hublot. Il peut faire des commentaires enregistrés par un magnétophone, et prendre toutes les photos qu'il désire. Une caméra-vidéo tourne la scène.

 Ci-dessus, les images de la plongée 14 de la campagne Galinaute, effectuées par le Nautile en 1986. On remarque des péridotites schisteuses recoupées par un filon de dolérite, dont la bordure (à droite) est prismée par refroidissement brutal. © Jacques Kornprobst, Ifremer

Prélever les roches avec le Nautile : basaltes, péridotites…

Le pilote peut manipuler un bras articulé muni d'une pince, pour arracher des échantillons aux affleurements, action souvent difficile. Il place ces cailloux dans un panier situé à l'avant de la sphère. Simultanément, afin d'éviter les confusions, le chercheur décrit succinctement chacun des prélèvements.

 On observe sur ces photos réalisées par le Nautile pendant la campagne Galinaute en 1986 : à gauche, des basaltes en coussins (plongée 15) ; à droite, un « banc » de pyroxénite dans les péridotites (plongée 14). © Gilbert Boillot et Jacques Kornprobst, Ifremer
 Ces photos proviennent des campagnes Galinaute I et II, du Nautile. À gauche : un pilote s’apprête à prélever un échantillon de péridotite (plongées 14). © Jacques Kornprobst, Ifremer. À droite : la pince a saisi un énorme bloc de granitoïde (plongée 21). © Véronique Gardien, Ifremer

Le challenge est de prélever des échantillons « en place ». Des contrevenants à ce principe ont parfois rapporté en surface des briquettes de charbon provenant des anciens « steamers » !

Interpréter les faits : une zone de transition continent-océan

La ride, identifiée initialement au pied de la marge de la Galice, a été fréquemment appelée « ride ultramafique », après la mise en évidence des péridotites de la colline 5100. La cartographie de la partie nord de cette ride, au cours de Galinaute I et II, a montré qu'il s'agissait en réalité d'un ensemble composite comportant beaucoup de péridotites, mais aussi des gabbros, pyroxénites, dolérites et basaltes.

Ci-dessus, une carte géologique de la ride, au nord-ouest du banc de Galice. © D’après Kornprobst et al., 2007

Grâce aux contributions essentielles de Sophie Charpentier et Gilles Chazot, les études pétrologiques, géochimiques et isotopiques menées sur ces différentes roches confirment l'appartenance des péridotites au manteau lithosphérique sous-continental. En revanche, la composition des basaltes et dolérites est un intermédiaire, entre celle des tholéiites continentales et des basaltes océaniques. La ride au pied de la marge de la Galice représente donc bien une transition pétrologique et géochimique entre le continent européen et l’océan Atlantique.

Et maintenant, prêts pour l’aventure ?

À bord du Nautile, lors de la mission Galinaute II. © Gilbert Boillot, Ifremer
Les scientifiques de Galinaute II savent aussi s’amuser dans le Nautile… © Gilbert Boillot, Ifremer

Mes remerciements à : Adrienne Beaugeon, John Beck, John Birdsell, Georges Bronner, Gilbert Boillot, Françoise Boudier, Sophie Charpentier, Gilles Chazot, Michael Farmer, Véronique Gardien, Jacques Girardeau, Steve Haggerty, Ifremer, Jérôme Kornprobst, Christine Laverne, LMV, Volker Lorenz, Glenda Marshall, Lucien Montadert, Adolphe Nicolas, Graham Nisbet, OPGC, Mike O'Hara, Graham Pearson, Jean-Paul Poirier, éditions QUAE, Steve Richardson, Herman van Roermund, Violaine Sautter, Vulcania, Alan Woodland.