Campagne EAGER

A la recherche des évènements extrêmes du passé dans les sédiments marins autour de Taïwan

La campagne océanographique EAGER à bord du N/O Marion Dufresne du 5 au 27 juin 2018 a permis d’échantillonner les archives sédimentaires des fonds marins au large de l’île de Taiwan. Elle avait pour objectif de retrouver la trace des événements telluriques extrêmes (séismes, typhons, et éruptions volcaniques) s’étant produit au cours du Quaternaire (sur les dernières centaines de milliers d’années), afin de contraindre leurs cyclicités et variabilités, et ainsi mieux parer aux aléas associés.

Elle a été initiée dans le cadre d’un partenariat franco-taiwanais soutenu par le LIA CNRS D3E (From Deep Earth to Extreme Events), et menée par l’Université de Bretagne Occidentale, l’Université Nice Sophia Antipolis, et la National Central University de Taiwan. Quarante-neuf scientifiques de onze institutions différentes* étaient à bord. Parmi eux, onze étudiants de Master ont pu participer à la campagne dans le cadre de leur cursus, à travers l’organisation d’une Université Flottante.

L’île de Taiwan, offre un cadre exceptionnel pour l’étude des évènements telluriques extrêmes. En effet, son contexte géodynamique unique présente une double subduction : celle des Ryukyus à l’Est et celle de Manille au Sud-Ouest, menant à des taux de sismicité et de surrection parmi les plus élevés au monde. De plus, l’île se situe dans l’axe de la « Typhoon Alley », la soumettant à une moyenne de 4 typhons par an. Historiquement, la région a subi des événements exceptionnels ayant marqué les esprits, tels que le séisme à terre de Chi-Chi en 1999 de magnitude 7.6, ou encore le tsunami de Meiwa en 1771 ayant causé près de 12000 victimes, très probablement causé par un séisme de magnitude ~7.5 à 8 au large des Ryukyus. Enfin, Le typhon Morakot en 2009 a été un des plus destructeurs ayant atteint l’île, à cause des inondations et des glissements de terrain qu’il a engendré.

Par définition, ces évènements exceptionnels sont rares, et les archives instrumentales et historiques trop limitées. Il est donc indispensable d’établir des séries temporelles longues de plusieurs milliers d’années (ou plus) afin de contraindre la récurrence et l’amplitude de ces évènements, mieux comprendre les facteurs qui les contrôlent sur le long terme, et in fine dresser des modèles prédictifs de ces aléas naturels et d’améliorer la prévention des risques associés.

La lecture des archives géologiques est donc nécessaire pour établir des séries longues. A cause de l’érosion exceptionnelle se produisant sur l’île, les traces géologiques à terre de ces évènements sont limitées ou incomplètes. Le domaine marin peut offrir quant à lui une très bonne préservation de l’histoire des évènements : Ces phénomènes catastrophiques génèrent des glissements sous-marins et des courants de turbidité dont les dépôts (turbidites) contrastent avec la sédimentation hémipélagique lente : ils sont facilement identifiables et datables par les carottes sédimentaires marines. L’analyse détaillée des séquences sédimentaires et de leur contenu peut permettre de remonter à des zones sources, et proposer des facteurs déclenchant parmi des séismes de forte magnitude, le lessivage par une vague de tsunami, ou bien des crues exceptionnelles causées par des typhons.

Trente-deux carottes, longues jusqu’à 46 mètres, et quatorze carottes courtes d’interface ont été prélevées pendant la campagne EAGER pour un total de plus de 600m de dépôts. La quasi totalité des carottes à été a été traitée à bord (mesures des paramètres physiques, ouverture, description) et permet de proposer les résultats préliminaires suivants :

A l’Ouest de l’île, l’analyse des dépôts superficiels montre une stratigraphie à priori compatible avec le séisme de Pintung en 2006 de magnitude 7, suivie du typhon Morakot en 2009. Ces résultats sont très prometteurs pour l’étude des dépôts plus anciens.

A l’est, au-dessus du plan de subduction des Ryukyus dans l’avant-arc, des dépôts de turbidites montrent une origine très distincte, caractérisée par des remaniements de contenu récifal et continental, et suggérant une mise en place lors de tsunamis. Ces dépôts représenteraient ainsi le premier enregistrement marin des tsunamis documentés à terre. Les datations à venir permettront d’identifier ces évènements, et très probablement de prolonger la série temporelle à terre limitée, à ~2700 ans. Nous avons également trouvé sur plusieurs sites pour la première fois dans cette région un niveau de cendres volcaniques d’âge Pleistocène pouvant atteindre 40cm d’épaisseur. A ce jour, la caldera volcanique à l’origine de cette méga-eruption reste énigmatique, et les analyses géochimiques et datations en cours permettront de dévoiler ce mystère.

Enfin, sur deux sites, des hydrates de gaz ont été récupérés dans l’ogive du carottier. C’est la première fois que des hydrates de gaz sont prélevés dans les eaux taiwanaises. Cette découverte représente un enjeu important en terme de ressources énergétiques pour Taiwan.

Les compétences scientifiques des participants étaient centrées sur des thématiques de Géosciences Marines, avec des spécialités variées incluant : sédimentologie marine, sismo-tectonique, géodynamique, bio-stratigraphie, paléo-environnement, géochimie, géochronologie et géophysique. La campagne océanographique a également pu accueillir une Université Flottante organisée par l’IUEM incluant 11 étudiants de Master de Brest, Nice, Montpellier, et Taiwan issus de formations en Géosciences, Biologie, et Chimie marines. Outre leur contribution à l’analyse des données, les étudiants étaient chargés de l’organisation quotidienne de séminaires, et de la tenue d’un blog de vulgarisation scientifique.

Contacts : nathalie.babonneau@univ-brest.fr et gueorgui.ratzov@unice.fr

Chefs de mission : Nathalie Babonneau, UMR6538 Géosciences Océan, Brest, et Gueorgui Ratzov, UMR7329 GéoAzur, Nice.

Responsable scientifique taiwanais : Shu-Kun Hsu, Center for Environmental Studies, National Central University (NCU), Taiwan

Financements : TGIR Flotte Océanographique Française, projet National Energy Program II du Ministère des Sciences et Technologies de Taiwan (NEPII-MOST)

* Institutions : CNRS, Université de Bretagne Occidentale, Université de Nice Sophia-Antipolis, Université de Montpellier, Université de Perpignan Via Domitia, IFREMER, Université Grenoble-Alpes, National Central University (NCU Taiwan), National Taiwan University (NTU), University of the Ryukyus (Japan), National Sun Yat-sen University (NSYSU Taiwan), Taiwan Ocean Research Institute (TORI)