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Les outils d'acquisitions : Observations, prélèvements et analyses en laboratoire

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La " lithologie " sous-marine est due, selon le professeur Thoulet (1907), aux travaux menés dans les années 1880 par le capitaine de frégate Bonjoux et l'ingénieur des mines Delesse. Le premier inventa le recalage sédimentologique pour la navigation par temps de brume, le second recherchait par l'étude des sédiments actuels la compréhension des phénomènes géologiques. Ces initiateurs ont fondé en France les bases de la sédimentologie marine actuelle. Leurs travaux comprenaient la réalisation de prélèvements, leur analyse en terme de constituants et de dimension des particules, et la réalisation de synthèses synoptiques des résultats obtenus sous forme de cartes. Ces travaux se sont poursuivis avec assez peu d'évolutions techniques jusque dans les années 80 ; tous ces travaux reposent sur trois points : l'analyse des prélèvements, la compréhension de la morphologie et une expertise permettant de délimiter sur des cartes les différents domaines homogènes reconnus.

 

Le plomb suiffé

 

Présentation


Les données acquises à l'aide du plomb suiffé sont couramment utilisées pour la réalisation des cartes sédimentologiques, car elles pallient le manque de données récentes. Dans les secteurs affectés par la dynamique sédimentaire, elles ne peuvent servir pour la cartographie mais aident à la reconstitution de l'histoire des fonds marins. Thoulet (1907) avait déjà remarqué que les sédiments qu'il prélevait en mer d'Iroise étaient en tout point comparables aux observations effectuées par Bonjoux 30 ans auparavant à partir de données plomb suiffé. Gabelotaud (1994) montre une bonne similitude en termes de nature de fond et de répartition, entre des données plomb suiffé de 1913 et des données sonar latéral de 1990, pour un secteur au large de Barfleur. Cette étude montre par ailleurs l'intérêt de coupler les évolutions bathymétriques aux changements de nature de fond, eux-mêmes caractérisés à l'aide des données anciennes. Son étude démontre que pour les sédiments les plus grossiers, le plomb suiffé discrimine relativement mal les cailloutis et la roche. Dans les autres cas, il apporte une information primordiale d'autant plus que les sondages sont en grand nombre. Ces données plomb suiffé se chiffrent ainsi sur les côtes françaises à plusieurs centaines de milliers. Dans le cadre de nos études, lorsque nous effectuons le recensement des données d'une carte, nous observons en moyenne de 50 à 70 données plomb suiffé pour un prélèvement récent (bennes, dragages et carottages).

Technique


Cette méthode d'observation n'a plus cours aujourd'hui. Les plombs de sonde, employés avec des lignes de chanvre étaient de fonte, de forme oblongue avec une cavité inférieure enduite de suif. Au contact du fond, le sédiment adhérait ou au moins laissait une empreinte sur l'enduit.

Détails du système de sondage au suif

Ce procédé d'utilisation, relativement simple, consistait donc à recueillir les différentes sortes de sédiments et débris de coquilles collés à l'enduit de suif. Cependant, l'hydrographe devait être aussi capable d'estimer la dureté du fond en y faisant tosser ou sonner son plomb. Ceci pour permettre de reconnaître un fond dur de roche sous une couche superficielle de sable. L'utilisation d'une perche pour accéder aux variations verticales du sédiment fut même utilisée, le plus souvent pour mesurer l'épaisseur de vase.

Certains sédiments trop grossiers ne pouvaient pas être remontés par le plomb et ne laissaient que leur empreinte. Les cailloutis par exemple laissaient de petites traces sur le suif, celles des galets étaient plus arrondies.

Lorsque l'on compare avec des données récentes, l'on observe que les faciès à galets et cailloutis sont dans certains cas sous-représentés au profit de la roche, du fait de l'ouverture restreinte du plomb.

Utilisation de la donnée
Les observations au plomb suiffé sont les renseignements les plus importants en quantité sur la plupart des plateaux continentaux même aux abords de la métropole. Ils se limitaient le plus souvent à la zone côtière (positionnement au cercle hydrographique, plus grande fréquence des levés par petit-fonds) ; mais de telles informations ont parfois été obtenues par plusieurs milliers de mètres de profondeur.

Extrait d'une minute au plomb suiffé : Le Palais (Belle Ile)
Zoom sur l'extrait de la minute au plomb suiffé (Le Palais - Belle Ile)

La nature du fond était abrégée puis portée à côté de la sonde mesurée.
Exemples : R = roche, S = sable, S.f. = sable fin, G = gravier, Mad = madrépores (du maërl dans le cas de la figure ci-dessus), V = Vase, Coq = coquilles, Coq br. = coquilles brisées, V. v. = vase verte, V. n. = vase noire, V. m. = vase molle, S. g. = sable grossier, etc.

Se référer à l'ouvrage " 1D " (rubrique nature du fond) pour un inventaire exhaustif.Dans le cas d'une nature du fond multiple, la nature dominante est indiquée la première.
Exemple : Sf. V. Coq. = Sable fin avec de la vase et des coquilles.

Les données plomb suiffé ont toujours été utilisées pour fournir une indication de la nature des fonds sur les cartes marines. Pour la réalisation de cartes sédimentologiques l'utilisation des minutes de plomb suiffé s'impose lorsque ces données sont les seules disponibles ; mais le plus souvent, ces données viennent en complément des données récentes. Elles permettent alors de caractériser la pérennité des fonds, ou montrent au contraire leur variabilité au cours du temps ; l'observation de telles variations peut motiver la réalisation de nouveaux levés hydrographiques. Ces données sont en cours de numérisation pour une intégration dans la Base de Données Sédimentologiques du SHOM (BDSS).

 

La vidéo sous-marine

 

Généralités et objectifs


La photographie sous-marine est un complément utile pour affiner la connaissance de la rugosité et de la variabilité des fonds sur des surfaces de quelques mètres carré. Cette technique apporte l'information nécessaire entre le prélèvement très ponctuel (qui correspond à quelques centimètres d'épaisseur de sédiments) et le sonar latéral qui offre les informations sur les structures sédimentaires décamétriques. La photographie est donc avant tout un outil permettant la classification des petites structures sédimentaires. Seules les photographies permettent par exemple de :

  • détecter les petites structures sédimentaires comme les rides (H<0,06m, 0.04<<0,6m),
  • comprendre l'organisation des particules grossières dans les milieux hétérogènes,
  • observer les marques de courants et le déplacement des particules,
  • déterminer la rugosité des fonds,
  • identifier des blocs (souvent trop volumineux pour les bennes, mais trop petits pour être décelés au sonar latéral),
  • observer les organismes benthiques et leur impact sur le fond.


Elles ne permettent par contre que rarement de déterminer la granularité à cause du masquage par les organismes et de la fréquente existence d'un voile pélitique.

La vidéo et les photos sont utilisées pour :

  • reconnaître les objets et structures de petite taille non décelable par méthode acoustique ou par prélèvement (algues, pierres, bancs de coquilles, rides de sable),
  • calibrer les images acoustiques obtenues par sonar latéral ou sondeur multifaisceaux,
  • étudier la dynamique sédimentaire par prise de vue récurrente.

 

Les descriptions par plongeur


Réalisation des descriptions

Prélèvement par plongeur

 

 




Lors de la mise en place d'instruments de mesure (courantomètres, marégraphes côtiers, houlographe) ou lors d'investigation d'épaves pour cotation et reconnaissance, les plongeurs du SHOM réalisent des prélèvements et des descriptions visuelles. A l'instar de la caméra sous-marine, des photos et des données plomb suiffé, ces données renseignent sur l'hydrodynamisme et sur l'homogénéité sédimentaire de la zone.

 

Les bennes de prélèvements : la benne Shipeck et la benne Van Veen


Les premiers prélèvements à la benne par les bâtiments hydrographiques datent de la fin du XIXe siècle mais l'essentiel de ces prélèvements a été acquis récemment par le SHOM et les universités partenaires.

Présentation de la benne Shipeck

Benne Shipeck

La benne Shipeck est un instrument de prélèvement ponctuel de sédiment. Elle permet de ramener une quantité suffisante de sédiments (quelques centaines de grammes) pour effectuer des analyses granulométriques en laboratoire. La surface ainsi échantillonnée est d'environ 4 dm2.

Légère (60 kg), la benne Shipeck est composée de deux parties :

  • le contrepoids, le système de déclenchement et les deux puissants ressorts appartiennent à la partie supérieure fixe,
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Présentation de la benne Shipeeen

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