Mesures géophysiques en mer

La mer, malgré la transparence tant vantée de ses eaux, est un milieu opaque. Au-delà d’une dizaine de mètres, l’œil n’y voit que du bleu et quelques dizaines de mètres plus bas, c’est le noir complet. Pour explorer les fonds, analyser leur relief et leur nature, on doit recourir à des moyens indirects. Ces moyens ont fait longtemps défaut, laissant le champ libre à l’imagination. Depuis le milieu du siècle, ils se sont multipliés par le recours aux mesures géophysiques : mesures de champs comme la gravimétrie, le magnétisme et l’électromagnétisme ou mesure de la propagation d’ondes acoustiques ou mécaniques (sismique).

Les buts poursuivis par ces méthodes sont de connaître :

• la topographie générale du fond de la mer ;

• les particularités de la surface du fond de la mer ;

• la structure des formations géologiques situées sous le fond ;

• la nature de ces formations ;

• l’océan (contenant et contenu).

Le premier objectif nécessite de recourir à la bathymétrie, avec l’utilisation d’échosondeurs à ultrasons et se traduit par la réalisation de cartes dites bathymétriques où le relief est indiqué par des courbes de niveau (isobathes) à l’image des cartes topographiques sur la terre ferme où les courbes de niveau sont des isohypses.

Le second objectif est actuellement obtenu par l’utilisation combinée d’images provenant de sonars à ultrasons et d’images obtenues par photographie ou télévision. Il se traduit par des cartes constituées de mosaïques d'images qui peuvent être superposées aux cartes bathymétriques.

Pour atteindre le troisième objectif, on utilise l’analyse des échos provenant de la réflexion d’ondes acoustiques ou mécaniques sur les couches successives de sédiments ou de roches constituant le sous-sol de la mer. Aux ondes acoustiques, de fréquence allant de quelques kilohertz à quelques centaines de kilohertz, correspondent les sondeurs ou pénétrateurs à sédiments. Aux ondes mécaniques de fréquences plus basses (quelques hertz à quelques dizaines de hertz) correspondent les méthodes sismiques.

Des informations sur la structure des couches profondes peuvent aussi être obtenues par les méthodes gravimétriques, magnétiques et électromagnétiques.

L’obtention d’informations sur la nature des formations du sous-sol marin exige le recours à des prélèvements par carottage ou par forage, qui sortent du propos de cet article. Toutefois, les méthodes sismiques, gravimétriques, magnétiques et électromagnétiques donnent des indications sur les caractéristiques physiques de ces formations, qui peuvent servir à leur identification.

La reconstitution de la structure et de la nature du sous-sol marin provient, comme à terre, de l’interprétation des données obtenues par une combinaison de méthodes indirectes (géophysique) et directes (prélèvement).

Nous parcourrons ci-après les diverses méthodes géophysiques actuellement en usage : bathymétrie, imagerie acoustique, sondeurs à sédiments, gravimétrie, magnétométrie. Les méthodes sismiques ne font pas l’objet de cet article.