Applications des études de sédimentologie menées au SHOM

Applications nécessitant une connaissance détaillée du sédiment de surface

Une carte marine peut sembler bien chargée lorsque l'on observe la quantité d'informations qui y sont portées et la multiplicité des domaines scientifiques concernés. En réalité, comme l'indique Chapuis (1999), ces documents ont deux fonctions essentielles : fournir les informations sur le point et la route. La carte doit permettre le report du point à la mer et, conjointement, elle doit fournir la profondeur d'eau et la nature du fond correspondant à cette position, sans que le navigateur ait à sonder pour les connaître. La nature des fonds servira alors à définir la route la plus sûre, les secteurs à risque, ainsi que les zones où l'ancrage sera possible.

Pour la pose de pipe-lines, la connaissance de la nature des fonds est primordiale car il faut éviter l'enfouissement qui empêcherait la surveillance régulière nécessaire pour la sécurité. Il est donc nécessaire de disposer de la morphologie, de la distribution géographique des sédiments du lieu de pose, mais aussi de la connaissance sédimentologique (nature et dynamique) des abords.

Pour la réalisation des modèles de courants du plateau continental et pour les modèles de déferlement des houles, le paramètre de friction issu de la nature des fonds a un rôle souvent estimé comme secondaire, mais qui devient primordial en fait pour les études locales et lorsque l'on souhaite tendre vers des résultats réalistes. Cet impact va croissant vers les petites profondeurs. La prise en compte de la nature des fonds commence à ne plus être négligée dans les modèles hydrodynamiques.

Pour les limites territoriales, la configuration du fond de nombreuses régions côtières est sujette à des variations assez rapides dues, par exemple, à l'envasement ou à l'érosion de la ligne de côte. Par exemple, la laisse de basse-mer des cartes marines, qui constitue une référence, n'est parfois pas à sa place théorique et l'écart entre la réalité et la représentation cartographique peut être considérable. Cette ligne étant la ligne de base à partir de laquelle est mesurée la largeur de la mer territoriale, la nature et la dynamique des sédiments se trouvent être deux paramètres importants pour la détermination des limites territoriales.

Pour la transmission à distance d'images ou de sons en domaine sous-marin, l'un des critères favorisant ou empêchant la transmission est la nature du fond.

Applications nécessitant une connaissance précise des premiers mètres de sédiments

Pour la pose de câbles sous-marins, la connaissance de la nature des fonds est également primordiale, mais il faut de plus connaître la nature du sous-sol. L'enfouissement est en général provoqué afin d'éviter le dragage des câbles par les pêcheurs et c'est alors contre le " désenfouissement " qu'il est nécessaire de se prémunir.

Pour l'extraction de sables et granulats, il faut disposer des informations précises sur l'épaisseur de la formation à exploiter, son extension, la nature et la variabilité du sédiment, et la dynamique sédimentaire régionale.

L'enfouissement des objets pose des questions relatives à la détection d'objets dont la localisation est en général méconnue. Les études et recherches sur les épaves anciennes, restes de combats navals, bombes, obus et mines de la dernière guerre ou des conflits actuels, sont confrontés à la difficulté de détecter les objets partiellement ou totalement enfouis. L'enfouissement est lié aux courants, à la houle, au poids de l'objet, à sa forme, …, mais le critère déterminant de la possibilité ou non de l'enfouissement est la nature du fond. La profondeur du socle rocheux ou de la première couche de sédiments grossiers sera le facteur limitant de l'enfouissement.

La vie du benthos dépend étroitement de l'environnement sédimentaire. Ainsi la dynamique des sédiments, leur nature - qui influe sur l'épaisseur de la couche d'oxygène, la rugosité et l'induration du fond -, la quantité de matière organique piégée, les propriétés des fluides intergranulaires, les phénomènes physico-chimiques, sont autant de paramètres abiotiques primordiaux pour les études de biologie marine et la pêche.

Pour la modélisation acoustique et par voie de conséquence pour l'utilisation de systèmes de mesures acoustiques (Sondeurs Multifaisceaux (SMF), Sondeur de sédiments, …), la nature des fonds sera transcrite en paramètres acoustiques qui permettront de prédire la diffusion et la réflexion de signaux émis par des sonars. La mesure directe à travers le sonar est le plus souvent préconisée par les physiciens mais cette approche n'est valable qu'à une fréquence et dans des conditions de mesures spécifiques (angle d'incidence, fréquence, caractéristiques du senseur,…) ; elle ne peut donc être pérenne. La prédiction précise des phénomènes et la validation des modèles géoacoustiques repose en fait sur une connaissance des sédiments, avec une résolution et une épaisseur variant selon la fréquence et l'angle d'incidence.

Les besoins de la Défense dans le domaine de l'environnement, sont croissants. Parmi les sciences concernées, la sédimentologie tient une place de plus en plus importante après l'océanographie physique.

L'apprentissage par l'étude des fonds marins actuels pour la reconnaissance des paléoenvironnements est le domaine le plus consommateur en connaissances, car les formations anciennes ne peuvent le plus souvent être approchées que par des affleurements très partiels ou des forages desquels il est nécessaire de pouvoir tirer parti de toutes les informations. Les éléments telles que la granulométrie et la nature des particules, la forme des interfaces et les structures sédimentaires internes aux sédiments, sont autant de facteurs pouvant être retrouvés dans les formations anciennes, une fois les effets de la diagenèse, de la cimentation et de la dissolution clairement identifiés et retirés. Des paramètres primaires dans les fonds actuels tels que la profondeur ou le climat font partie des inconnues des formations anciennes ; la recherche des marques de tels processus dans les sédiments actuels est à l'origine des premières études de sédimentologie à la fin du XIX^e siècle.

Pour certaines applications, telles que la pose de câble ou l'extraction de granulats, le besoin est local ; mais dans la plupart des cas, il est nécessaire de disposer d'une connaissance précise mais non limitée géographiquement.

La sédimentologie et l'hydrographie

Le rapport du groupe d'expert des Nations Unies de septembre 1979 établi que " l'hydrographie est la science qui consiste à mesurer et à représenter les paramètres qui sont nécessaires pour décrire la nature et la configuration précises du fond, sa relation géographique aux masses terrestres adjacentes ainsi que les caractéristiques et la dynamique de la mer. ". Si la première partie est très proche de la définition de la sédimentologie marine, la seconde concerne des branches des mathématiques (géodésie) et de la physique (océanographie). L'hydrographie est née du besoin de produire des cartes pour le navigateur ; ce faisant, les hydrographes ont joué un rôle capital dans le développement des activités des sciences de la mer (Abbasi, 1989). Dans le domaine de la sédimentologie on s'aperçoit en effet que toutes les techniques de dragues, bennes, carottiers au XIX^e siècle, et plus récemment le sonar latéral, ont été développés soit pour les applications militaires, soit pour les services hydrographiques. La sédimentologie, qui constituait initialement une activité importante des services hydrographiques, a été délaissée au profit de la bathymétrie à partir des années 1950, c'est-à-dire lorsque les sondeurs acoustiques ont permis d'acquérir des données continues de la profondeur alors que la sédimentologie exigeait de multiples stations. Avec l'arrivée des systèmes acoustiques porteurs d'informations sur la nature des fonds marins (sonars latéraux, sondeurs multifaisceaux, systèmes de classification des fonds), la sédimentologie a connu un renouveau, qui demeure limité par rapport au passé, et qui est restreint à quelques pays. L'accroissement des besoins de connaissance de l'environnement, mais aussi et surtout l'obligation d'affecter aux mesures bathymétriques une qualité et une pérennité, sont un des facteurs de développement de cette activité.