Une équipe de chercheurs du MBARI, de l'United States Geological Survey (USGS) et de l'Université de Stanford ont publié leurs résultats dans le Journal of Geophysical Research :Earth Surface. . Ce travail fournit des informations importantes pour guider la prise de décision concernant l'utilisation et la gestion responsables des fonds marins au large de la Californie, y compris les évaluations de sites pour le développement de parcs éoliens offshore.

Le champ Sur Pockmark, une zone de la taille de la ville de Los Angeles située au large de Big Sur, en Californie, contient plus de 5 200 dépressions circulaires. Ces formations mesurent environ 200 mètres (656 pieds) de diamètre, soit à peu près la distance de deux terrains de football, et cinq mètres (16 pieds) de profondeur.

Des recherches antérieures menées dans d'autres régions du monde ont suggéré que de grandes dépressions similaires au fond marin se sont formées et entretenues par le méthane bouillonnant à travers les sédiments. Alors que la construction de parcs éoliens est prévue au large de la Californie centrale, les gestionnaires des ressources s'inquiètent de l'impact que la présence de méthane pourrait avoir sur la stabilité des fonds marins dans cette région.

Les données recueillies par les chercheurs de MBARI et leurs collaborateurs n'ont trouvé aucune trace de méthane sur ce site. Au lieu de cela, l'équipe de recherche a proposé que les flux gravitationnels de sédiments, semblables à une avalanche de boue, de sable et d'eau se déplaçant le long du fond marin, qui se sont produits par intermittence dans cette région pendant des centaines de milliers d'années, maintiennent ces formations du fond marin.

"Il reste de nombreuses questions sans réponse sur le fond marin et ses processus", a déclaré Eve Lundsten, technicienne de recherche principale au MBARI, qui a dirigé ces travaux. "Cette recherche fournit des données importantes sur les fonds marins aux gestionnaires de ressources et à d'autres personnes envisageant des sites offshore potentiels pour les infrastructures sous-marines afin de guider leur prise de décision."

L'équipe de recherche a déployé les robots sous-marins avancés de MBARI pour étudier le champ Sur Pockmark. Tout d'abord, des véhicules sous-marins autonomes (AUV), des robots autoguidés en forme de torpille, ont cartographié la région.

Les cartes précédentes du fond marin étaient collectées par un sonar monté sur des navires, mais la distance entre la surface de l'océan et le fond marin aboutissait à des données à faible résolution. Les AUV peuvent se rapprocher du fond marin pour visualiser le terrain en dessous avec beaucoup plus de détails. Les AUV de cartographie des fonds marins de MBARI étaient également dotés d'une technologie permettant de profiler les couches de sédiments situées sous le fond marin.

Ces cartes ont ensuite guidé l'échantillonnage avec le véhicule télécommandé (ROV) de MBARI « Doc Ricketts ». Exploité par l'équipe de recherche dans la salle de contrôle à bord d'un navire de recherche MBARI, le ROV Doc Ricketts a collecté des échantillons de sédiments pour reconstituer l'historique des marques individuelles.

Ces marques sont situées sur la marge continentale, une section dynamique du fond marin qui relie le plateau continental relativement peu profond aux eaux profondes. Les flux gravitaires de sédiments peuvent déplacer des quantités massives de matériaux à travers cette région de manière intermittente. Les données et les échantillons collectés par la technologie MBARI ont aidé l'équipe de recherche à reconstituer l'historique des mouvements de sédiments sur cette partie du fond marin.

L’équipe a trouvé plusieurs couches de dépôts sableux, appelés turbidites, dans les échantillons de sédiments prélevés dans les pockmarks et dans les images du sous-fond du champ de pockmarks. Ces dépôts indiquent que d'importants écoulements gravitaires de sédiments dans la région se sont produits de manière intermittente au cours des 280 000 dernières années au moins. Ces flux gravitationnels de sédiments semblent provoquer une érosion au centre de chaque marque, maintenant ainsi ces caractéristiques morphologiques sous-marines uniques au fil du temps.

"Nous avons collecté une quantité massive de données, ce qui nous a permis d'établir un lien surprenant entre les stries et les flux gravitaires de sédiments. Nous n'avons pas pu déterminer exactement comment ces stries se sont initialement formées, mais grâce à la technologie sous-marine avancée de MBARI, nous avons acquis de nouvelles connaissances sur comment et pourquoi ces caractéristiques ont persisté sur le fond marin pendant des centaines de milliers d'années", a expliqué Lundsten.

Des marques sur les fonds marins ont été trouvées ailleurs dans le monde. À ces endroits, des marques ont été associées à la libération de méthane ou d’autres fluides du fond marin. Les bulles de méthane pourraient potentiellement rendre le fond marin instable, ce qui pourrait présenter des risques pour les structures situées sur le fond marin, comme les ancrages des éoliennes offshore.

En octobre 2018, le Bureau américain de gestion de l'énergie océanique (BOEM) a annoncé des zones au large de la Californie centrale pour une location potentielle d'énergie éolienne. MBARI a rapidement décidé de mener cette recherche pour répondre à des questions critiques sur la stabilité des fonds marins afin de guider le développement de l'énergie éolienne offshore en Californie.

« Le développement des énergies renouvelables est essentiel pour parvenir aux réductions spectaculaires des émissions de dioxyde de carbone nécessaires pour empêcher un changement climatique irréversible. Cependant, de nombreuses questions restent sans réponse sur les impacts environnementaux possibles du développement de l'énergie éolienne offshore », a déclaré Chris Scholin, président-directeur général de MBARI. .

"Cette recherche est l'une des nombreuses façons dont les chercheurs du MBARI répondent à des questions fondamentales sur notre océan pour aider à éclairer les décisions sur la façon dont nous utilisons les ressources marines."

Grâce aux efforts considérables du MBARI, de l'USGS, de la BOEM et de la NOAA dans le cadre de la campagne de recherche coopérative interinstitutionnelle Expanding Pacific Research and Exploration of Submerged Systems (EXPRESS), le champ Sur Pockmark est désormais l'une des zones de fonds marins les mieux étudiées au monde. la côte ouest de l'Amérique du Nord. Cependant, il reste encore de nombreuses questions à répondre à propos de ces marques, notamment sur la manière dont ces éléments se sont formés il y a des centaines de milliers d'années.

Contexte

Les fonds marins jouent un rôle écologique et sociétal important. Il fournit un habitat vital à la vie marine et soutient nos infrastructures modernes. Cependant, nous avons encore beaucoup à apprendre sur les processus des fonds marins. MBARI a un programme de recherche actif qui utilise des robots avancés pour étudier et cartographier le fond marin au large de la Californie centrale.

L'équipe des processus de marge continentale de MBARI, dirigée par le scientifique principal Charlie Paull, étudie comment la morphologie de la marge continentale, là où le plateau continental passe à la plaine abyssale, est sculptée et modifiée au fil du temps.

Le champ Sur Pockmark est situé au large de Big Sur, en Californie, le long de la marge continentale, à une profondeur de 500 à 1 500 mètres (environ 1 600 à 5 200 pieds). Certaines de ces marques ont été initialement découvertes par les scientifiques du MBARI en 1998 lors d'une étude du fond marin à l'aide d'un sonar multifaisceau embarqué.

Des enquêtes supplémentaires sur les navires menées par les collaborateurs de MBARI à l'USGS et à la NOAA en 2018 ont montré que les marques s'étendent vers le sud dans la région au large de Morro Bay. Ces levés ont révélé plus de 5 200 pockmarks répartis sur 1 300 kilomètres carrés (500 miles carrés), faisant de cette zone le plus grand champ de pockmarks connu en Amérique du Nord.

Le fond marin au large de cette partie isolée de la côte centrale de la Californie a toujours été l’une des régions les moins étudiées de la marge continentale au large de la côte ouest de l’Amérique du Nord. Au cours des six dernières années, l'équipe des processus de marge continentale de MBARI a travaillé pour comprendre les origines des formations de pockmarks, établir si elles sont géologiquement actives et déterminer s'il s'agit de zones d'importance biologique particulière.

Des recherches antérieures menées par MBARI, BOEM et USGS ont examiné les communautés biologiques du champ Sur Pockmark. Cette nouvelle recherche visait à comprendre les processus géologiques qui forment et maintiennent les marques sur le terrain.

L'équipe de recherche a utilisé des AUV cartographiques développés par les ingénieurs du laboratoire de cartographie des fonds marins de MBARI pour visualiser plus en détail une partie du champ Sur Pockmark.

Les relevés bathymétriques effectués par ces robots sous-marins ont cartographié 317 des 5 251 marques à une résolution d'un mètre. À cette fine résolution, il est devenu évident que les marques ont des côtés très lisses et progressivement inclinés.

Les marques mesurent en moyenne 156 mètres (512 pieds) de diamètre, sont de forme presque circulaire et assez régulièrement espacées. De plus, les AUV ont été équipés d’un profileur de sous-fonds qui utilise le son pour révéler les couches de sédiments sous la surface du fond marin. Les profils Chirp ont capturé des parties du sous-sol situées sous environ 200 marques sur le site.

Ces levés ont capturé un assortiment de données détaillées sur le fond marin qui ne seraient pas visibles à partir d'une cartographie embarquée avec un sonar multifaisceau. Ces données ont permis un échantillonnage ciblé des marques dans le champ.

L'équipe Continental Margin Processes a effectué 30 plongées avec deux des ROV de MBARI pour examiner de plus près 21 marques sur le terrain. L’équipe a enregistré 185 heures de séquences vidéo du fond marin à l’intérieur et à côté des grêles. Le ROV Doc Ricketts de MBARI a également collecté 107 carottes vibrantes - une carotte de sédiment de 1,5 mètre (cinq pieds) délogée dans un tube métallique par des vibrations à haute fréquence - et 433 carottes push - un échantillon de sédiment moins profond de 24 centimètres (9,4 pouces) - à l'intérieur et autour de cinq marques.

Une croisière de l'USGS sur le navire de recherche M/V « Bold Horizon » en 2019 a collecté des noyaux de piston et de gravité plus profonds jusqu'à 7,5 mètres (25 pieds) de longueur. Les noyaux de piston ont été prélevés à l'intérieur des marques et sur des sites d'arrière-plan adjacents mais à l'extérieur des marques à des fins de comparaison.

Il est important de noter que l’équipe de recherche n’a trouvé aucune trace de méthane dans les échantillons ou les données collectées. Au lieu de cela, les profils souterrains et les échantillons de sédiments ont indiqué que les marques contiennent une alternance de couches de sédiments fins et grossiers.

Les dépôts sableux, ou turbidites, ont été la clé pour découvrir l’histoire surprenante des écoulements gravitaires massifs de sédiments traversant toute la région. Les sédiments fins sur le fond marin se sont déposés lentement au fil du temps, puis d'importants flux gravitaires intermittents de sédiments ont laissé une couche caractéristique de sable grossier. Il semble que ces coulées érodent les centres des marques, laissant derrière elles des dépôts sableux sur plusieurs marques dans la région en même temps.

Les scientifiques n’ont commencé que récemment à comprendre les schémas d’érosion et de dépôt dus aux écoulements gravitaires de sédiments dans les canyons et canaux sous-marins. Le champ Sur Pockmark est bordé par deux canaux :le canal Lucia Chica au nord et le canal San Simeon au sud, mais il s'agit par ailleurs d'un terrain large et ouvert.

On ignore encore exactement comment les courants et les sédiments se déplacent sur la surface alvéolée du champ Sur Pockmark. Cependant, l'équipe de recherche a proposé que la morphologie unique du fond marin dans cette zone puisse créer des modèles d'écoulement qui érodent les centres des marques.

Dans cette région, les écoulements gravitaires de sédiments sont épisodiques et se produisent à des dizaines de milliers d’années d’intervalle. La dernière remonte à environ 14 000 ans. Une modélisation informatique sera nécessaire pour confirmer si un flux non confiné passant sur le champ de pustules transporte suffisamment d'énergie pour éroder et maintenir les pustules.