Tableau récapitulatif

Valorisation des campagnes à la mer
Navires Ifremer - IRD - IPEV
Fiche “ Valorisation des résultats des campagnes océanographiques ”
(à envoyer par courriel à [email protected] )
Nom de la campagne : Graviluck
Projet / Programme de rattachement : MoMAR
Navire : N/O Atalante
Engins lourds : Nautile
Dates de la campagne : 7 au 31 août 2006
Nombre de jours sur zone/en transit : 23/2
Zone(s) : Atlantique Nord
Chef de mission principal (Nom, prénom et organisme) : Ballu Valérie, IPGP
Nombre de chercheurs et d’enseignants-chercheurs (en mer / à terre) : 13
Nombre d’ingénieurs et de techniciens (en mer / à terre) : 8
Nombre d’étudiants (en mer / à terre) : 3
Fiche remplie par : Valérie Ballu
Date de rédaction ou d’actualisation de la fiche : 2/04/12
Adresse : IGPG/ Equipe Géophysique Spatiale et Planétaire, 35 rue Hélène Brion, 75013 PARIS
Email : [e-mail]
Tel : [phone]
Fax : [phone]
Résultats majeurs obtenus
(maximum 5 pages)
1 – Contexte scientifique et programmatique de la campagne
La campagne GRAVILUCK a été conduite dans le cadre du programme MoMAR (Monitoring of the Mid-Atlantic
Ridge) afin d’étudier le fonctionnement d’un segment de dorsale, en analysant les processus tectoniques,
magmatiques et hydrothermaux à petite échelle à la fois dans l’espace et dans le temps. Le site choisi pour cette
étude était le segment Lucky Strike de la dorsale Médio-Atlantique, cible identifiée dans le cadre du projet MoMAR
de suivi temporel de l’évolution d’un segment de dorsale lente. La campagne a été initialement demandée en janvier
2002 et programmée puis dé-programmée à l’été 2003. La demande a été redéposée pour 2004 ; elle a, à nouveau, été
programmée puis déprogrammée pour août 2005. La campagne a finalement été réalisée sur le N/O L’Atalante avec
le Nautile en août 2006.
Le programme MoMAR s’inscrit dans un ensemble d’actions menées par la France et la communauté internationale
pour développer notre capacité à réaliser des observatoires sous-marins. Ces actions sont coordonnées au niveau
européen dans le cadre du réseau d’excellence ESONET (European Seas Observatory NETwork). Le chantier
MoMAR est un des sites pilotes du réseau ESONET. La campagne Graviluck a permis d’initier des observations à
long terme du chantier MoMAR, principalement en géodésie mais également en océanographie physique.
2 – Rappel des objectifs
La campagne GRAVILUCK est une campagne pluri-disciplinaire dont l’objectif principal était la mise en place d’un
réseau géodésique de mesure des déformations verticales à l’axe du segment Lucky Strike. Cette campagne fait
partie du programme MOMAR de suivi à long terme d’un segment de dorsale lente. Parallèlement aux mesures
géodésiques proprement dites et en complément de celles-ci, la campagne comportait un important programme

Valorisation des campagnes à la mer
Navires Ifremer - IRD - IPEV
d’océanographie physique dont l’objectif est d’aider à améliorer le traitement des données géodésiques, mais
également de quantifier l’importance des phénomènes de mélange liés à la topographie axiale. Par ailleurs, afin de
mieux comprendre l’activité volcanique et tectonique, un programme de géologie et cartographie magnétique fond de
mer a été mené avec le Towcam (caméra tractée) et à partir des plongées du Nautile. Des données gravimétriques
fond de mer acquises également avec le Nautile devaient nous aider à mieux comprendre la structure interne du
volcan Lucky Strike.
3 – Données acquises et analyses effectuées en mer et à terre
o Mesures acquises pendant la mission
22 plongées Nautile. Installation de 11 repères géodésiques et acquisition de données de pression sur 9 de ces
repères, sur un profile de 9 km.
Acquisition de données gravimétriques de qualité insuffisante pour la géodésie, mais utilisable pour l’étude de la
structure.
Acquisition de données magnétiques en fond de mer (Nautile + Towcam).
56 km de profil photographique avec le Towcam (Caméra tractée de Woods Hole Institution of Oceanography), en
11 plongées.
56 profils CTD avec la SBE911+ et LADCP
173 yoyos de CTD jusqu’à 400m avec SBE19
16 profils de microstructure avec le VMP5500 (profileur autonome)
Déploiement de 3 mouillages océanographiques.
o Echantillons acquis pendant la mission
35 échantillons de roche par le Towcam
9 carottes depuis le bord.
Installation de colonisateurs de microbiologie.
o Traitements et analyses
Non détaillé car spécifique à chaque type de mesure ou d’échantillon.
4 – Principaux résultats obtenus (avec quelques illustrations)
La campagne Graviluck a permis d’acquérir des données dans plusieurs domaines allant de la géophysique, la
géologie, l’océanographie physique à la microbiologie (Ballu et al, 2006a). La méthode que nous souhaitions mettre
en œuvre est une étude gravimétrique 4D en fond de mer, couplée à une étude de variations de pression sur le fond.
Les variations de pression en fond de mer pouvant être induites à la fois par des variations océanographiques et par
des mouvements du sol (ce que nous cherchons), il a semblé important de concevoir une campagne pluri-
disciplinaire comportant un gros programme d’océanographie afin de comprendre au mieux la variabilité océanique
et donc d’être capable d’identifier le signal géodynamique recherché . Par ailleurs, un autre aspect important dans
l’interprétation des données géodésiques étant la compréhension de la tectonique et la géologie locale, une autre
composante de la campagne a donc été dédiée à cet aspect. En résumé, la campagne a comporté :

Valorisation des campagnes à la mer
Navires Ifremer - IRD - IPEV
- un volet géophysique double, constitué de: 1) l’étude de la structure crustale par des levés gravimétriques
fond de mer, 2) l’étude des mouvements verticaux, par un enregistrement en continu et des mesures répétées
de la pression.
- un volet géologique basé sur un échantillonnage, l’observation en submersible et une couverture photo par la
Towcam de Wood’s Hole Oceanographic Institution
- un volet océanographique comportant des profils de turbulence et des profils de
conductivité/température/profondeur (CTD).
Nous avons, pour la première fois sur une dorsale lente, initié une expérience visant à mesurer les mouvements
verticaux liés à l’activité magmatique et tectonique qui affectent le volcan central de Lucky Strike et le mur Est de la
vallée axiale.
Pour cela, nous avons installé deux stations d’enregistrement en continu de la pression en fond de mer et installé/
mesuré un réseau de repères géodésiques au fond. En tout, 12 repères ont été installés et 9 d’entre eux ont été
mesurés. La précision obtenue sur les différences de pression (donc de hauteur) entre deux repères géodésiques est
de l’ordre du centimètre (voir tableau ci-après).
Lors des plongées du Nautile, nous avons également acquis des données de magnétisme et de gravimétrie fond de
mer qui devaient nous aider à mieux contraindre la structure de la croûte océanique.
Repère_J
Installé 15/08/06
PL1616-8
Prof. : -1708m
Repère_F
Installé 15/08/06
PL1616-8
Prof : -1740m
Repère_C
Installé 11/08/06
PL1612-4
Prof : -1742m
Repère_L
Installé 13/08/06
PL1614-6
Prof : -1693m
Repère_D
Installé 12/08/06
PL1613-5
Prof : -2069m
Repère_K
Repère_B
Repère_A
Repère_G
Repère_i

Valorisation des campagnes à la mer
Navires Ifremer - IRD - IPEV
Installé 15/08/06
PL1616-8
Prof : -1707m
Installé 14/08/06
PL1615-7
Prof : -1734m
Installé 16/08/06
PL1617-9
Prof : -1699m
Installé 13/08/06
PL1614-6
Prof : -1744m
Installé 12/08/06
PL1613-5
Prof : -1645m
Figure 2 : Réseau géodésique : Les traits et nombres colorés indiquent le trajet effectué durant les différentes
plongées de mesure du réseau. Le nombre inscrit en petit dans les sphères orange correspond au nombre de mesures
sur le repère.
Couple de
repères
h en metres, calculés à partir des P
(1mBar ~ 1cm) 95% interval de confiance
I - D
430.374 +/- 0.005
D - G
-330.016 +/- 0.036
G - L
-50.681 +/- 0.008
L - C
50.996 +/- 0.006
C - B
-8.290 +/- 0.006
B - F
0.196 +/- 0.008
F - K
-35.295 +/- 0.011
K - J
0.755 +/- 0.013
Résultats obtenus après minimization moindre carrés des données acquises sur les boucles au cours des 8 plongées de
mesure.
Les résultats obtenus sur le réseau géodésique (montrés dans le tableau ci-dessus) ont fait l’objet d’un article publié à
Journal of Geodesy (Ballu et al., 2009).
Lors de Graviluck, nous avons installé un site d’enregistrement continu de la pression dans le lac de lave. Une
référence à proximité du site a été installée lors de la campagne Momareto en 2007 (pour des questions logistiques,
le premier site de référence hors-axe n’était pas viable car trop loin). L’analyse des données des enregistrements
continus a fait l’objet d’un stage de M1 (Pierre Lecomte) et est toujours d’actualité. Nous n’avons pu mettre en
évidence aucun mouvement tectonique ou magmatique sur le volcan Lucky Strike depuis 2006. Un papier sur ces
résultats, axé sur le seuil de détection d’un événement sur ce site en fonction du capteur et de sa dérive, est en cours
de rédaction.
Les données gravimétriques acquises lors de la campagne ont été traitées dans le cadre d’un stage M1 (Nolwenn
Lesparre) au printemps 2006. Malheureusement, en raison d’un problème technique sur une capacitance thermique
du gravimètre, les données du ROVDOG n’ont pas été de la qualité escomptée et ne permettent pas de faire de la
microgravimétrie de répétition pour compléter le dispositif géodésique. Ces données ont donc été utilisées,

Valorisation des campagnes à la mer
Navires Ifremer - IRD - IPEV
conjointement à celles du Scintrex qui mesurait dans la sphère du Nautile, à des fins de modélisation de la structure
crustale sous le volcan Lucky Strike. Les données montrent qu’il y a beaucoup d’hétérogénéités majeures liées à la
fracturation de la croûte, mais malheureusement les résultats ne sont pas suffisamment novateurs ou bien contraints
et n’ont donc pas abouti à une publication.
Parallèlement au programme de recherche principal axé sur la géophysique et mené avec le submersible Nautile, un
programme d’océanographie physique et de géologie ont été menés principalement de nuit, depuis la surface.
Les données d’océanographie acquises montrent que les hauts topographiques connectant les nombreux bassins à
l’axe de la dorsale et dans les canyons sur des flancs de la dorsale sont des lieux permettant des échanges turbulents
très énergétiques. Cela montre que la topographie des fonds sous-marins joue un rôle important dans la circulation
océanique globale et apporte une partie de l’énergie nécessaire à la remontée des eaux profondes vers la surface par
mélange turbulent. Les résultats de la composante océanographique ont faits l’objet de plusieurs publications ( ) et
sont encore en cours d’exploitation. La thèse de Simon Pasquet (encadrée par Gilles Reverdin au LOCEAN) a été
soutenue en décembre 2011, essentiellement sur des données de la campagne Graviluck.
Des données géologiques photographiques de grande qualité ainsi que des échantillons de roche ont été acquises
principalement avec une caméra tractée (Towcam). Ces données ont permis entre autres de définir la zone où
l’activité volcanique est la plus récente. Les échantillons prélevés, associés à d’autres échantillons de la zone, ont
permis de montrer que la source magmatique était homogène, ce qui est compatible avec la présence d’une chambre
magmatique (imagée par la sismique, résultats Sismomar) dans laquelle peut s’effectuer l’homogéneisation. Ces
résultats ont été publiés à Geophysical Research Letters (Moreira et al. 2011).