III.3.- DIFFERENTS TYPES DE CAROTTIERS
(Poster 5)
Différents types de carottiers, libre ou à câble, permettant l'échantillonnage des sédiments superficiels des fonds marins, ont été utilisés par IFREMER/AFERNOD au cours de l'exploration des nodules polymétalliques.
III.3.1.- Carottier-type Kullenberg
Ce genre de carottier permet une pénétration de plusieurs mètres de profondeur selon le type de sédiment.
Description de l'équipement.- Il est constitué d'un tube en acier (appelé "chemise"), à l'intérieur duquel se trouve un autre tube en PVC d'une section transversale de 10 cm. L'ensemble est surmonté d'un lest et d'un bras d'armement. La chemise d'une longueur minimale de 5 mètres peut être rallongée en vissant d'autres sections bout à bout. La longueur utilisée est fonction de la nature du terrain que l'on veut carotter (plus le sol est dur, plus la longueur sera courte) afin d'éviter les problèmes de casse du matériel. Le lest pesant environ 250 kg est constitué de plusieurs galettes en fonte. Le bras d'armement est sous tension grâce à un contrepoids suspendu à son extrémité.
Principe.- Le carottier suspendu à un câble est descendu jusqu'à ce que le contrepoids touche le sol libérant le déclencheur ce qui permet au carottier de tomber par gravité en pénétrant les sédiments. Il est ensuite arraché au sol et remonté sur le navire. Le tube PVC, constituant la carotte, est alors retiré de la chemise et bouché de deux côtés puis stocké en vue d'analyses au laboratoire.
Application.- Etudes stratigraphiques et lithologiques.
Utilisation.- Ce carottier est utilisé aussi bien pour des échantillonnages superficiels que pour des échantillonnages de sédiments profonds. Ainsi, les carottes peuvent être utilisées aussi bien pour l'étude des propriétés mécaniques que pour l'investigation de l'histoire géologique des site échantillonnés (sédimentologie, géochimie, biologie, datation, etc.)
Mise en oeuvre.- Mise en oeuvre à partir d'un navire possédant un treuil "grands fonds".
Avantages.- Possibilité d'échantillonnage de plusieurs mètres de sédiments. Il permet l'étude stratigraphique et sédimentologique des couches sédimentaires.
Inconvénients.- Mise en oeuvre délicate par mauvais temps à cause de sa longueur.
III.3.2.- Carottier-type TAAF (Modèle des Terres Australes Antarctiques Françaises)
Ce type de carottier a été utilisé avec succès pour prélever des nodules, mesurer directement leur abondance en kg/m2 et récupérer l'interface eau-sédiment ainsi que la faune présente dans la zone carottée.
Description de l'équipement.- Il est constitué d'une boite en fonte d'un mètre de haut et d'une section de 0,25 mm2 dont les côtés sont amovibles. Elle est surmontée d'un lest et d'un bras d'armement. Le bras d'armement est sous tension grâce à un contrepoids suspendu à son extrémité.
Principe.- Le carottier suspendu à un câble est descendu jusqu'à ce que le contrepoids touche le sol libérant le déclencheur, ce qui permet au carottier de tomber par gravité en pénétrant les sédiments. Deux ailes latérales permettent au carottier de ne pas s'enfoncer à un niveau supérieur à celui de la boite. Il se ferme à la fin du carottage par deux machoires symétriques activées lorsqu'on tire le câble pour l'arracher au sol et le remonter sur le navire.
Application.- Biologie, géotechnique, nodule (faciès et population).
Utilisation.- Utilisé avec succès pour le prélèvement de nodules, pour la mesure directe de l'abondance des nodules en kg/mm2 et pour récupérer l'interface eau-sédiments ainsi que la faune présente dans la zone carottée. Les échantillons peuvent être surtout utilisés pour des mesures de mécanique des sols à bord du navire et au laboratoire à terre.
Mise en oeuvre.- Mise en oeuvre à partir d'un navire possédant un treuil "grand fond".
Avantages.- On peut obtenir des carottes de sédiments intacts. Possibilité de coupler un appareil photographique pour estimer la population de nodules sur le fond.
Inconvénients.- Difficile à mettre en oeuvre par mauvais temps à cause de son encombrement et de son poids.
III.3.3.- Carottier libre-type Benthos
Commercialisé par la Société Benthos Cie. (USA), il permet la récupération d'une carotte de sédiment d'un mètre de long et de 10 centimètres de diamètre.
Description de l'équipement.- Il est composé d'un tube (chemise) en acier dans lequel se trouve un autre tube en PVC. Il est surmonté d'un cylindre dans lequel se trouve le système de flottabilité. Un lest en plomb est fixé au levier de largage du flotteur. Le système de flottabilité est contitué de deux flotteurs dont l'un comporte un flash pour la récupération de nuit.
Principe.- L'ensemble est largué à partir d'un navire et descend jusqu'au fond grâce au lest. Lorsque le tube s'enfonce dans le sédiment, le lest coulisse sur le tube permettant le largage du système de flottabilité qui remonte tirant le tube plastique constituant la carotte. La chemise et le cylindre restent au fond. La carotte est récupérée à la surface grâce à son flash. La carotte est alors bouchée des deux côtés et stockée pour des études en laboratoire.
Utilisation.- Le carottier libre "boomerang" permet la récupération d'une carotte de sédiment d'un mètre de long et de 10 cm de diamètre.
Application.- Reconnaissance géologique de surface.
Mise en oeuvre.- Mise en oeuvre aisée à partir de moyens à la mer modestes, sans équipements spéciaux.
Avantages.- Mise en oeuvre facile. Peut être récupéré de nuit.
Inconvénients.- Donne des résultats irréguliers (le système se bloque dans les sédiments durs). De plus, les mesures géotechniques ne sont pas fiables car la structure du sédiment peut être endommagée en raison du faible diamètre de la carotte. Les études stratigraphiques sont difficiles à réaliser en raison de la faible longueur de la carotte. Positionnement sur le fond aléatoire. Les chemise en acier restant dans les sédiments seront des obstacles probables au ramassage des nodules.
III.3.4.- Conclusion
Les informations acquises grâce à l'utilisation des différents types de carottiers apportent des connaissances aussi bien sur les propriétés mécaniques des fonds marins que sur l'histoire et la nature de sédiment des régions échantillonnées.
La connaissance des propriétés mécaniques des fonds marins est importante pour l'étude de la locomotion des systèmes de ramassage futurs des nodules polymétalliques.
Les nodules polymétalliques sont généralement associés à une sédimentation de type argile rouge ou boue à radiolaires. La connaissance de l'extension spaciale de ces types de sédiments, guide de prospection, est indispensable à la délimitation des futurs sites miniers.
L'ensemble de ces connaissances est nécessaire à l'identification, au sein des régions explorées, des secteurs d'intérêt économique.