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Avis de soutenance de thèse en géosciences marines par Alexis de Prunele

Cette soutenance de thèse intitulée "Etude de la dynamique géochimique de deux zones à hydrates de gaz de la marge africaine" se déroulera le mercredi 18 mars 2015 à 13h30 dans l'amphi A de l'IUEM.

Cette étude doctorale est consacrée à description de la dynamique de deux sites constitués de pockmarks à hydrates de gaz, nommés respectivement Preowei et Regab. Ils sont situés sur la marge ouest africaine. Ces structures sont très différentes par de nombreux aspects :

1)      Leur situation géographique : Le site Préowei est un ensemble de pockmarks situé dans le delta du Niger, au large du Nigéria. Il est caractérisé par la présence d’un réseau de failles qui alimente les différents pockmarks en fluides. Le pockmark Regab a été découvert au large de la République Démocratique du Congo (RDC), à 10 km au nord du canyon sous-marin alimenté pour le fleuve Congo. Les données géophysiques montrent la présence en son centre d’un conduit unique et imposant qui l’alimente en fluides.

2)      Leur caractéristique de surface : La surface du pockmark "Regab" est fortement colonisée par une mégafaune constituée majoritairement de trois principales communautés biologiques : les Mytilidae (des moules), les Syboglinidae polychètes et les Vesicomyidae. On retrouve également des tapis bactériens, en densité d’habitats moins importante. La migration des fluides dans la colonne sédimentaire est très intense : l’expression la plus évidente est la présence d’hydrates affleurants et de nombreuses sorties de gaz donnant lieu à des panaches qui s’élèvent sur plusieurs centaines de mètres dans la colonne d'eau. Le site Preowei est caractérisé par une quasi-absence de communautés biologiques visibles. Seuls quelques Vesisicomydae ont pu être récupérés dans les carottes échantillonnées. Des hydrates massifs, en forme de nodules ou de lentilles, ont été échantillonnés dans les longues carottes « Calypso » récupérées à l’intérieur des pockmarks, ainsi que dans un forage « Mebo » à des profondeurs plus importantes.

3)      La nature des gaz : Les analyses géochimiques ont montré que le gaz des échantillons d’hydrates est d’origine thermogénique pour le site Préowei, et microbienne pour le site Régab.

Ces différences géologique, biologique et géochimique ont conduit à utiliser deux approches multidisciplinaires distinctes pour étudier ces structures. La géochimie analytique demeure toutefois la composante principale des deux approches. Elle constitue le premier volet de ce travail et a conduit à la construction d’une base de données combinant à la fois mesures élémentaires, compositions moléculaires et mesures de rapports isotopiques. La mesure du rapport des isotopes stables du méthane a été réalisée avec un nouvel instrument analytique, l’analyseur spectrométrique G2201 i-CRDS. Cela a nécessité un développement méthodologique en amont du travail analytique afin d’adapter un instrument, à l’origine conçu pour la mesure d’échantillons d’air atmosphérique, à nos échantillons d’eaux interstitielles.

Le deuxième volet de la thèse combine les données géochimiques aux données de géophysiques et biologiques afin de mieux comprendre la migration des fluides dans la colonne sédimentaire des deux sites étudiés, et de voir son impact sur la morphologie des pockmarks.

Les résultats obtenus pour le site Preowei montrent que la migration des hydrocarbures dans le sédiment peu profond est focalisée à l’intérieur des pockmarks. On distingue une migration d’hydrocarbures gazeux, essentiellement du méthane, dans les pockmarks à hydrates, et une migration de pétrole dans le pockmark dépourvu d’hydrate en surface, mais riche en carbonates. Un schéma conceptuel décrivant les processus de formation et d’évolution temporelle des pockmarks a été proposé pour synthétiser les conclusions obtenues. Cette étude montre également que l‘ensemble des pockmarks du site Préowei sont actifs depuis 2700 ans, qu’ils sont en phase de formation d’hydrates pour certains, et formation de carbonates pour d’autres.

L’approche retenue pour l’étude du pockmark Regab allie conjointement données géochimiques, bathymétrie et images ROV des habitats biologiques afin de mieux comprendre l’influence du méthane sur la distribution de la mégafaune sur sa surface. Trois nouveaux habitats ont été étudiés. Les données obtenues, associées à celle de la littérature ouverte, renforcent les conclusions des travaux antérieurs. Les Mytilidés ont besoin de très fortes concentrations de méthane pour se développer. Elles colonisent les zones de sortie de bulles et celle caractérisées par des hydrates affleurants. Les tapis bactériens sont associés à des zones où l’oxydation anaérobique du méthane se déroule dans le sédiment superficiel, avec une méthanogenèse dans la couche sous-jacente. Les Vesicomydae vivent dans des zones pauvres en méthane et sont très sensibles à sa variation de concentration.

En raison des différences marquées qui existent entre ces deux sites, il est difficilement possible de faire une comparaison. Toutefois, les résultats de cette étude permettent de mieux comprendre l’importance de la migration des fluides, en particulier les hydrocarbures, sur la morphologie des pockmarks.

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(C) Pascale Lherminier / Ifremer