ECORD - IODP : European consortium for ocean drilling research - Integrated ocean drilling program

Référent : INSU-CNRS


Représentation schématique des circulations de fluides dans différents contextes de la sub-surface du plancher océanique. Ces circulations sont induites et contrôlées par des contrastes de densité ou de chaleur, la tectonique (failles) ou la topographie. L'eau transportée à de grandes profondeurs dans les zones de subduction stimule la production de volcans actifs. Les fortes pressions de fluides interstitiels affaiblissent les roches et favorisent les ruptures sismiques. © Earl Davies, Geological Survey of Canada

Une nouvelle ère dans l'exploration des fonds océaniques s'ouvre avec IODP. Elle a débuté par l'élaboration des objectifs scientifiques, au cours de trois années de travail des scientifiques du monde entier, présentés dans un document cadre "Earth, Oceans and Life - IODP Initial Science Plan(1), 2003-2013".

Trois grands thèmes, qui s'inscrivent à la fois dans des domaines fondamentaux, mais aussi sensibles pour l'humanité (les modifications du climat et ses conséquences, la biodiversité, l'origine de la vie, les risques naturels, les ressources minérales et énergétiques), ont été mis en avant.

Thème 1 - La biosphère profonde et les circulations de fluides

A gauche : A cause de la présence de grandes quantités de méthane dans les hydrates de gaz, ceux-ci sont parfois appelés "la glace qui brûle".

A droite : Structure des hydrates de gaz montrant les molécules d'eau "emprisonnant" une molécule de méthane. © ODP.
La présence de bactéries vivant dans le sous-sol jusqu'à plus de 1000 m de profondeur a été l'une des découvertes majeures d'ODP. Celles-ci constituent plus de la moitié de la biomasse de notre planète et contribuent, voire contrôlent de nombreux processus géologiques. Il s'agit maintenant d'appréhender cette nouvelle frontière, de classifier de nouvelles familles et d'en étudier le métabolisme ainsi que d'en quantifier le rôle. Leur récupération est délicate, car elle doit s'effectuer à pression constante afin de les préserver, en évitant toute contamination bactérienne de surface. L'expérience acquise à la fin du programme ODP permet, dans ce domaine, de démarrer le nouveau programme avec une bonne connaissance des problèmes posés et un protocole d'échantillonnage adapté aux techniques de forage.

Carotte ODP provenant de la Méditerranée orientale, Leg 160, et montrant des alternances régulières de sédiments riches en matière organique (noir) dans un fond de sédiments pélagiques (blanc-gris) traduisant des changements rythmiques du climat. © ODP. L'exploration des hydrates de gaz le long des marges continentales est également un enjeu majeur. Cette glace de méthane représente probablement une réserve énergétique supérieure à la totalité des réserves connues de combustibles fossiles. On ne sait cependant pas aujourd'hui exploiter ces hydrates qui sont en outre très sensibles aux variations climatiques : sous l'effet du réchauffement global, une modification des équilibres naturels pourrait rompre leur stabilité et injecter d'énormes quantités de méthane dans l'atmosphère. Mais la circulation de fluides sous le plancher océanique est également un vecteur d'échanges avec l'eau de mer et de modification du milieu qui feront l'objet d'études intensives.

Thème 2 - Les changements environnementaux

On assiste actuellement à un réchauffement climatique de la planète, sur lequel il est important d'évaluer le rôle de l'activité humaine. Pour cela, il est indispensable de comprendre les variations climatiques du passé. Les carottes de sédiments océaniques fournissent un enregistrement incomparable. En planifiant un échantillonnage à l'échelle globale, comprenant en particulier les zones polaires technologiquement inaccessibles dans le cadre du programme ODP, on pourra construire une banque de données détaillée des causes, vitesses et intensité des modifications climatiques et de leur relation avec les grandes orientations de l'évolution biologique.

Thème 3 - La géodynamique et les cycles de la Terre solide

Les mouvements de convection qui animent la Terre en profondeur sont responsables du mouvement des plaques formant son enveloppe externe. Une conséquence dramatique est le déclenchement de séismes destructeurs aux zones de subduction, comme au large du Japon ou en mer Egée. Pour pouvoir espérer prédire un jour le déclenchement des séismes, il est essentiel de comprendre les mécanismes qui le contrôlent. Le forage et l'instrumentation en continu de puits dans la zone sismogénique apporteront des informations essentielles. Cet enjeu est particulièrement important pour les Japonais et a justifié les investissements considérables mis dans la construction du Chikyu qui permettra d'atteindre les profondeurs indispensables à ces études. Mais la construction de la croûte océanique, les mécanismes de la déchirure continentale et de la formation des océans, l'origine des énormes plateaux volcaniques qui ont certainement eu un impact environnemental sont également des objectifs scientifiques de premier ordre si l'on peut comprendre le fonctionnement de la Terre..

Les objectifs scientifiques des plates-formes spécifiques

Certains de ces objectifs ne seront accessibles qu'avec la mise en œuvre des plates-formes spécifiques. Ils ont été discutés par la communauté internationale ( document collectif "Science Plan for Mission Specific Platforms"(2). L'étude des climats extrêmes (zones polaires), ou des variations récentes du niveau de la mer, ou encore la caractérisation des mécanismes déclencheurs de raz de marée et de formation de gisements d'hydrates de gaz nécessite des forages par faible profondeur d'eau ou dans des zones couvertes de glace.

Note(s)

  1. IODP Initial Science Plan
  2. Document collectif Science Plan for Mission Specific Platforms
→ Suite : IODP