À l’image de nos rivières, le monde sous-marin possède également son système de chenaux, dans lesquels s’écoulent des fluides chargés en sédiments. Une nouvelle mission au large des côtes canadiennes nous révèle la morphologie du plus long d’entre eux.
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Les chenaux et canyons ne sont pas une spécificité continentale. Ce type d'incision se trouve également en milieu marin. Étonnant ? Pas tant que ça. Si les chenaux sont créés sur les continents par le cours des rivières, en milieu marin, ils sont créés par l'écoulement de fluides plus denses que l'eau de mer qui dévale les pentes des talus continentaux.
Les similarités entre ces chenaux sous-marins et nos rivières sont d'ailleurs frappantes : méandres, levées, zones de dépôts ou d'érosion... L'architecture de ces deux types de systèmes chenalisés est très semblable. Tout autant que les chenaux fluviatiles à terre, les chenaux océaniques sont essentiels au fonctionnement des grands cycles sédimentaires et biogéochimiques.
De véritables rivières sous-marines
En effet, de la même façon que les rivières transportent les particules sédimentaires des zones d'érosion vers les zones de dépôts, les chenaux sous-marins distribuent le matériel continental érodé vers la haute mer. Mais pas seulement. Ils contribuent à redistribuer très largement le carbonecarbone ainsi que les nutrimentsnutriments comme le ferfer, le calciumcalcium, le phosphorephosphore et le sulfuresulfure, si importants pour les organismes marins. Ils sont véritablement le relais des systèmes fluviatiles terrestres.
Le chenal du Bengal, par exemple, transporte ainsi d'énormes quantités de sédiments érodés sur les pentes himalayennes et les redistribue dans l'océan Indien, participant ainsi à hauteur de 10 à 20 % à l'enfouissement du carbone organique global. Ces systèmes jouent donc un rôle majeur pour le stockage du carbone, et donc pour l'équilibre climatique au cours des temps géologiques. Cette importante capacité de stockage en fait d'ailleurs des zones privilégiées pour la maturation des hydrocarbureshydrocarbures, en particulier dans les domaines profonds des marges.
Un transport sédimentaire important
La formation de ces canyons et chenaux sous-marins est liée, non pas à l'écoulement de l'eau, sous laquelle ils reposent, mais à l'écoulement de courants de turbiditéturbidité. Les courants de turbidité sont des flux d'eau chargés en sédiments. Leur forte densité par rapport à l'eau de mer environnante fait qu'ils s'écoulent, comme une rivière, au niveau du fond. Ils sont notamment entraînés par gravitégravité sur les pentes des talus continentaux qui bordent les côtes. Leur écoulement peut alors se transformer en des sortes d'avalanches sous-marines qui peuvent atteindre de très fortes vitessesvitesses, de l'ordre de 70 km/h. L'intensité de ce type d'écoulement va éroder le fond sédimentaire et creuser des chenaux. Les sédiments ainsi transportés vont se déposer dans la plaine abyssale, sous forme de lobes, que l'on appelle « turbidites ».
Il est fréquent de trouver des chenaux sous-marins de plus de 100 km de long, comme celui du Bengal, où ceux se trouvant à l'embouchure des grands fleuves comme l'AmazoneAmazone, le Mississippi ou le Nille Nil. Mais le plus long connu à ce jour se trouve au large de Terre-Neuve, dans l'Atlantique Nord. Dénommé Namoc pour Northwest Atlantic Mid-Ocean Channel, il mesure 3.800 km de long et connecte la baie d'Hudson à la plaine abyssale de l'Atlantique, en passant par la mer du Labrador et la région des Grands Bancs de Terre-Neuve.
Contrairement aux autres exemples cités plus haut, ce chenal n'est pas alimenté par un grand fleuve, mais par l’eau de fonte des glaciers de la calotte nord-américaine. Découvert en 1949, le Namoc est longtemps resté un mystère du fait de la difficulté d'imager par bathymétriebathymétrie une structure relativement étroite (moins de 5 km de large). Des scientifiques ont donc monté une mission en mer (MSM102) afin d'acquérir de nouvelles données spécifiquement sur cette zone et imager la morphologiemorphologie détaillée du chenal.
Une morphologie semblable aux rivières mais des processus différents
L'axe du chenal a ainsi été imagé de bout en bout avec une grande précision. Les résultats révèlent l'étonnante morphologie de ce chenal sous-marin, avec ses nombreux méandres et ses affluents (voir la vidéo ci-dessous).
Visite guidée de l'un des canaux sous-marins les plus longs de la Terre. Cette animation montre un survol d'une partie du chenal Namoc, un chenal sous-marin qui s'étend sur plus de 3.800 kilomètres depuis le détroit d'Hudson au nord, à travers la mer du Labrador et autour des Grands Bancs de Terre-Neuve. © AGU
Bien que l'analogieanalogie avec les rivières à terre soit évidente, les processus hydraulique et sédimentaires sont bien différents. En milieu marin, la dynamique de l'écoulement est principalement dictée par le contrastecontraste de densité entre le courant de turbidité et l'eau de mer. À l'inverse des rivières, les vitesses les plus élevées sont trouvées à la base du chenal, et non à la surface de l'écoulement.
Ces données vont bien sûr servir à mieux comprendre les processus physiquesphysiques impliqués dans le transport des sédiments au fond de la mer, à examiner le rôle des courants de turbidité et de la force de Coriolisforce de Coriolis, le dépôt des massesmasses sédimentaires en milieu océanique, etc.
