Plusieurs fois par an des pulsations sous-marines turbulentes de sable, boue, et l'eau balaie le canal sinueux de Monterey Canyon. Comme des crues éclair sur terre, ces soi-disant "courants de turbidité" dévalent le fond du canyon, laissant un résidu de sédiments dans leur sillage. Un document de recherche récent montre que ces événements transportent souvent des particules de la taille du sable à 50 kilomètres (31 miles) dans le canyon et laissent des particules de la même taille sur le fond marin. Ce résultat est quelque peu surprenant car les courants dans la partie inférieure du canyon sont beaucoup plus lents que dans les régions supérieures.

Le nouvel article des géologues de MBARI et de leurs collaborateurs donne également aux géologues leur premier examen quantitatif, des mesures répétées de la façon dont les sédiments se déplacent et se déposent lors d'événements d'écoulement intense dans des canyons sous-marins.

Les courants de turbidité dans le canyon de Monterey sont invisibles à la surface de la mer et causent rarement des dommages, sauf aux instruments scientifiques du canyon. Cependant, les courants de turbidité ont endommagé ou détruit des câbles et des pipelines sous-marins dans d'autres canyons. D'un point de vue global, ces flux sous-marins sont extrêmement importants, transportant presque autant de sédiments que toutes les rivières terrestres. En outre, sur des millions d'années, les sédiments entraînés dans les canyons sous-marins peuvent être comprimés et devenir de la roche solide, qui forme parfois des « réservoirs » pour les grands gisements de pétrole et de gaz.

Pendant des décennies, les géologues ont essayé de comprendre les courants de turbidité en examinant les formations rocheuses qu'ils laissent derrière eux. Quelques chercheurs ont tenté d'étudier ces événements au fur et à mesure qu'ils se produisent, mais parce que les événements de turbidité sont si imprévisibles, se produire en eau profonde, et détruisent fréquemment les instruments scientifiques, ces efforts ont été au mieux difficiles.

De 2015 à 2017, Les chercheurs de MBARI ont mené une formation de 18 mois, programme multi-institutionnel appelé Coordinated Canyon Experiment (CCE), qui a documenté de multiples courants de turbidité sur de vastes étendues du canyon de Monterey. Le CCE était probablement l'expérience sur le terrain la plus vaste jamais menée dans un canyon sous-marin à ce jour. L'un des objectifs de cette expérience était de comprendre comment les courants et le mouvement des sédiments au cours de ces événements sont liés aux sédiments laissés sur le fond marin après les événements.

Dans un article récent de la revue Frontières en sciences de la Terre , l'ancienne boursière postdoctorale MBARI Katherine Maier et plus d'une douzaine de co-auteurs ont examiné les mesures CCE des courants, sédiments transportés, et les dépôts de sédiments du fond marin.

Maier a commenté, "Cet article présente une opportunité incroyablement rare de comparer les sédiments transportés lors d'un flux de densité de sédiments aux vitesses actuelles et aux dépôts de sédiments du même événement d'écoulement. Lier les flux à leurs dépôts a été un défi scientifique de longue date, en particulier dans les canyons sous-marins."

Les chercheurs ont découvert que le sable qui reste au fond du canyon après les événements d'écoulement était de taille très similaire au sable qui a été transporté dans le canyon lors de ces événements.

"Ce papier est tout au sujet du sable, " a déclaré Charlie Paull, le scientifique principal de l'expérience.

Tout au long de l'expérimentation, les chercheurs ont collecté des sédiments à l'aide de « pièges à sédiments » suspendus à 10 mètres (33 pieds) ou plus au-dessus du fond marin. Lors d'événements de turbidité, les pièges à sédiments ont collecté du sable qui était exactement comme le matériau trouvé directement sur le fond du canyon. "Cela suggère que le sable dans l'écoulement a été remué dans l'eau environnante, " dit Paull. " Mais, " il ajouta, "Cela pourrait également indiquer que les pièges à sédiments ont été tirés latéralement par le courant et n'étaient pas aussi loin du fond que nous le pensions."

Dans de nombreux contextes géologiques, la taille des sédiments transportés par les courants reflète la vitesse de ces courants - les courants faibles peuvent transporter de petites particules de boue ou de limon, mais des flux plus forts peuvent déplacer le sable, pavés, ou même des rochers. Ainsi, l'une des découvertes surprenantes de l'article était que la taille des sédiments dans les pièges n'était pas liée à la vitesse des courants mesurée pendant les événements de turbidité. Comme Maier l'a souligné, "Nous avons trouvé du sable similaire sur 50 kilomètres de fond de canyon, même si les vitesses d'écoulement étaient beaucoup plus faibles dans les parties les plus profondes du canyon."

"Cela pourrait indiquer que le matériau fin contourne cette partie du canyon, ou peut être transporté plus haut dans la colonne d'eau, " a noté Paull. "Cela montre également qu'une quantité importante de sédiments traverse le canyon mais ne se dépose pas au fond et fait partie des archives géologiques."

Les données présentées dans le document peuvent finir par être aussi importantes que les résultats. "Ce sont de loin les mesures les plus complètes jamais réalisées sur le transport des sédiments pendant les courants de turbidité." a noté Paull. "Ils seront extrêmement utiles aux chercheurs qui tentent de créer des modèles informatiques de ce qui se passe pendant ces événements."

Maier est d'accord. "Je pense que la partie de l'ensemble de données CCE présentée dans cet article récent deviendra un ensemble de données séminal."

Réfléchissant aux enjeux de la collecte de ces données, Maier a commenté, "Même maintenant, ans après l'expérience, Je suis toujours impressionné que nous ayons réussi et récupéré autant de données. Cette expérience, et surtout les pièges à sédiments, représentait un défi technique et un risque majeur. Mais au final, nous avons eu encore plus de succès que je ne l'avais espéré."