Le forage scientifique en zone sismogène est désormais une réalité
Des conditions météorologiques défavorables et une mer agitée n'ont pas empêché une équipe de recherche de forer jusqu'à 1603,7 mètres sous le fond de l'océan, dans la zone fortement sismique du bassin de Kumano au large du Japon. Dans le cadre de l'expédition 319 de la campagne de l'IODP («Integrated Ocean Drilling Program»), ces scientifiques financés par l'UE conduisent des forages profonds dans la partie supérieure de la zone sismique de la fosse de Nankai, afin de mieux en comprendre les formations géologiques et les caractéristiques contrainte-déformation. L'équipe internationale de chercheurs à bord du navire de forage scientifique profond Chikyu (le premier capable de forage à colonne montante dans des zones sismogènes difficiles à atteindre), devrait finaliser le premier site de forage dans le courant de la première semaine d'août. Le projet est dirigé par l'agence japonaise pour les sciences et technologies marines et terrestres (JAMSTEC), un partenaire d'IODP. Il est partiellement financé par le consortium européen pour le forage océanique scientifique (ECORD), soutenu au titre de l'action ERA-Net du sixième programme-cadre (6e PC). ECORD est la structure européenne de gestion des forages océaniques scientifiques, dans le cadre de l'IODP. Ce programme mondial de recherche marine étudie l'histoire et la structure de notre planète à partir des roches et des sédiments du plancher océanique, ainsi que les environnements en subsurface océanique. Lors de cette étude, l'équipe du CHIKYU a utilisé le forage à colonne montante pour ramener à la surface des échantillons de boues provenant d'environ 700 mètres sous le fond marin, sans déperdition. Cette technique fait appel à la circulation d'un fluide qui maintient l'équilibre des pressions dans le puits. L'équipe a ainsi pu utiliser pour la première fois une instrumentation de diagraphie et conduire des tests de formation dynamique. Cette instrumentation mesure les contraintes, la pression de l'eau et la perméabilité de la roche. Pour mieux comprendre l'évolution des conditions de fond, l'équipe a récupéré des sédiments dans le fluide de forage, car ils indiquent des modifications de l'environnement du puits telles que l'âge et la nature des minéraux. Elle a également recueilli des carottes jusqu'à 1593,3 mètres sous le fond. «Cette technologie de pointe donne aux scientifiques l'accès à une zone inconnue. Elle apportera de nombreuses informations importantes sur ce qui s'est passé dans cette zone sismique, dans les conditions actuelles et passées», explique le Dr Lisa McNeill du National Oceanography Centre de l'université de Southampton au Royaume-Uni, et co-directrice scientifique. «Je suis très heureuse de faire partie de l'équipe scientifique qui conduit le premier forage à colonne montante dans la fosse de subduction de Nankai.» Le professeur Timothy Byrne de l'université du Connecticut aux États-Unis, un autre co-directeur scientifique, déclare: «Le niveau des contraintes et la pression dans les pores sont deux paramètres essentiels pour comprendre le processus sismique.» Par la suite, les chercheurs conduiront des forages «classiques» dans la partie profonde de la grande faille active qui part de la zone sismogène. Les scientifiques pensent que les grandes failles actives (de très longues failles chevauchantes qui s'élèvent du plan de subduction) pourraient intervenir dans la formation de raz de marée. Ils utilisent la technique LWD («logging-while-drilling») de diagraphie en cours de forage pour évaluer les propriétés des roches, les formations géologiques et les caractéristiques géophysiques de la zone. Les travaux de l'équipe à bord du Chikyu devraient se traduire par des connaissances essentielles sur l'activité sismique passée ainsi que sur les processus de développement du prisme d'accrétion de la fosse de Nankai, une sorte de coin formé par les sédiments venant de la plaque en subduction et qui s'accumulent contre la plaque qui reste en surface. L'expédition devrait également améliorer les connaissances sur l'occurrence des tsunamis et des grands séismes. «Grâce au travail des équipes de forage et d'exploitation, nous avons mené à bien plusieurs expériences très délicates, dont beaucoup ne sont possibles que par forage à colonne montante», déclare le co-directeur scientifique Demian Saffer, de l'université d'État de Pennsylvanie aux États-Unis. «Au final, nous comptons installer dans ces forages un système d'observation à long terme pour surveiller en permanence la formation géologique au cours d'un cycle sismique.»
Pays
Royaume-Uni