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ETUDE OPTIQUE DE LA HAUTE ATMOSPHERE (1967-1970)

G. WEILL

Institut d'Astrophysique, Paris
98 bis, Boulevard Arago
75 - Paris (14e)

Plusieurs groupes poursuivent l'étude de la haute atmosphère terrestre ou de la géocouronne par les méthodes d'optique. Ces groupes seront cités par le sigle de leur organisme de rattachement. Il s'agit notamment du Service d'Aéronomie du C.N.R.S. (S.A), du Laboratoire de Physique Solaire et Planétaire (L P S P), du Groupe de Recherches Ionosphériques (G R I), des Observatoires de Bordeaux (O B), du Pic du Midi (O P M), de Lyon (O L), du Laboratoire de Physique de l'Atmosphère de la Faculté des Sciences de Paris (L P A), de l'Institut d'Astrophysique de Paris (I A P).

La période des quatre années écoulées a été marquée par un affinement des méthodes d'investigation, par une extension du réseau de mesure au sol (Cf Tableau I), par le développement des moyens spatiaux (Cf Tableau II) et par l'instauration d'une coopération scientifique active avec nombre d'Instituts de Recherche étrangers ; cette période a permis l'obtention de nombre de résultats, dont nous nous efforcerons de rappeler ici les plus marquants.

I - CIEL NOCTURNE -

L'étude des émissions naturelles de l'atmosphère nocturne se développe en un important réseau de stations ; le groupe I A P y consacre l'essentiel de son activité. Trois stations ont été exploitées en Afrique Orientale, à l'équateur magnétique et de part et d'autre, de 1968 à 1970, dans le cadre d'une Recherche Concertée avec des spécialistes de magnétisme terrestre et de physique de l'ionosphère. L'exploitation de ces mesures est en cours. Le groupe I A P a acquis deux résultats très significatifs :

a) Les progrès accomplis dans la détection photoélectrique permettent de mesurer de façon continue le doublet nébulaire de N I à 5199-5201 Å, dont l'intensité nocturne n'est que de quelques Rayleighs. Dans le ciel nocturne, cette émission est clairement liée à la recombinaison de l'ionosphère au niveau de la région F, et a conduit à une réévaluation du rôle de l'azote moléculaire dans cette recombinaison.

b) A la suite de l'observation par HICKS et CHUBB, en satellite, de la raie de résonance de O I dans les régions de basse latitude magnétique, l'on a pu
<table><caption>TABLEAU I
STATIONS AU SOL EXPLOITEES MEME TEMPORAIREMENT, PENDANT LA PERIODE DE REFERENCE.</caption><thead><tr><th>Stations</th><th>Coordonnées</th><th>Type de mesures</th><th>Période</th><th>Organisme français responsable</th><th>En cooperation avec</th></tr></thead><tbody><tr><td>HEYSS (Ile de)</td><td>80°24N 50° E</td><td>Mesures sur nuages artificiels de Sodium</td><td>Oct. 67 Fev.-Mars 70</td><td>S A</td><td>Service Hydro-météo. d'URSS</td></tr><tr><td>NORD (Groënland)</td><td>81°37N - 16°40E</td><td>Photométrie Ciel Nocturne et Aurores</td><td>Oct. 69-Mars 70</td><td>I A P</td><td>Institut Météologique Danois</td></tr><tr><td>SOGRAH</td><td>62°46N 46°14E</td><td>Photométrie Aurores</td><td>Oct. à Dec. 70</td><td>I A P</td><td rowspan="2">Institut Physique Cosmique d'Oslo</td></tr><tr><td>HARESTUA</td><td>60°12N 10°45E</td><td>Photométrie Ciel Nocturne</td><td>Sept. 67-Mars 68</td><td>I A P</td></tr><tr><td>HAUTE PROVENCE</td><td>43°55N 5°43E</td><td>Photométrie Ciel Diurne, Crépusculaire et Nocturne</td><td>67-70</td><td>I A P, O L, S A</td><td></td></tr><tr><td>PIC DU MIDI</td><td>42°56N 0°08E</td><td>Photométrie Lum. Zodiacale Continuum atmosphérique</td><td></td><td>O P M</td><td></td></tr><tr><td>SDEH BOKER</td><td>30°54N 34°50E</td><td>Photométrie Ciel Nocturne</td><td>Mars à Dec. 70</td><td>I A P</td><td>Université de Tel Aviv</td></tr><tr><td>TENERIFE</td><td>28°18N - 16°35E</td><td>Photométrie Lum. Zodiacale</td><td>67-70</td><td>O B</td><td>Université de Madrid</td></tr><tr><td>DECAMERE</td><td>15°06N 39°00E</td><td>Photométrie Ciel Nocturne</td><td>Sept. 68 à Mars 69</td><td>I A P</td><td></td></tr><tr><td>ADI UGRI</td><td>14°53N 38°49E</td><td>Photométrie Ciel Nocturne</td><td>Avril 69 à Juin 70</td><td>I A P</td><td></td></tr><tr><td>DEBREZEIT</td><td>8°45N 38°58E</td><td>Photométrie Ciel Nocturne</td><td>Sept. 68 à Fev. 70</td><td>I A P</td><td></td></tr><tr><td>MURKA</td><td>3°29S 37°58E</td><td>Photométrie Ciel Nocturne</td><td>Sept. 68 à Mars 69</td><td>I A P</td><td></td></tr><tr><td>LIMBE</td><td>15°48S 35°03E</td><td>Photométrie Ciel Nocturne</td><td>Mai 69 à Nov. 70</td><td>I A P</td><td></td></tr><tr><td>ZEEKOEGAT</td><td>33°06S 22°30E</td><td>Photométrie Ciel Nocturne</td><td>67-70</td><td>I A P</td><td></td></tr><tr><td>PORT AUX FRANCAIS</td><td>49°21S 70°13E</td><td>Photométrie Ciel Nocturne Caméra, Aurores</td><td>67-70</td><td>I A P</td><td></td></tr><tr><td>DUMONT D'URVILLE</td><td>66°40S 140°01E</td><td>Photométrie Ciel Nocturne Caméra, Aurores</td><td>67-70</td><td>I A P</td><td></td></tr></tbody></table>

mesurer du sol, au voisinage de l'Arc Intertropical Nord, un multiplet de O I dans le proche infra-rouge (7775 Å). Cette émission atteignait 500 R, et son interprétation fait appel à des mécanismes plus énergétiques que ceux que l'on pensait disponibles dans l'atmosphère nocturne. L'obtention concomitante de bonnes données ionosphériques semble nécessaire pour résoudre la controverse qui subsiste quant à l'origine de ces raies permises d'Oxygène.

R. ROBLEY (P D M) s'est penché sur le problème de la couleur du continuum d'émission atmosphérique, et poursuit, ainsi que P. DUMONT (O B) à Ténériffe en collaboration avec l'Université de Madrid, l'étude photométrique de la lumière zodiacale.

Le L P A a puble les mesures de la raie verte de O I à 5577 qu'il avait obtenu à Valensole pendant les A I S C.
TABLEAU II

PROJETS UTILISANT DES MOYENS SPATIAUX ET AYANT DONNE LIEU A DES LANCEMENTS AU COURS DE LA PERIODE DE REFERENCE.

<table><thead><tr><th>Moyen</th><th>Expérimentateur</th><th>Groupe</th><th>Expériences</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="5">Ballons stratosphériques</td><td>Neuzil Zacharov</td><td>S.A.</td><td>Mesure de la diffusion crépusculaire</td></tr><tr><td>Morrels</td><td>S.A.</td><td>Variation crépusculaire de l'intensité de OH</td></tr><tr><td>Link</td><td>I.A.P.</td><td>Diffusion par les aérosols météoritiques</td></tr><tr><td>Chanin Mme</td><td>S.A.</td><td>Sodium et potassium diurnes</td></tr><tr><td>Quessette</td><td>L.P.S.P.</td><td>Mesure des concentrations de H et de H20 et 03</td></tr><tr><td>Avion</td><td>Moreels</td><td></td><td>Etude de la bande 8-6 de OH (Nasa auroral expedition)(*)</td></tr><tr><td rowspan="3">Fusées</td><td>Chanin Mme</td><td>S.A.</td><td>Mesures de température par nuages de sodium (campagnes à l'Ile de Heyss)(**)</td></tr><tr><td>H. DO</td><td>S.A.</td><td>Intensité et altitude de la couche de Sodium diurne</td></tr><tr><td>J. Barat</td><td>S.A.</td><td>Mouvements des neutres dans la haute atmosphère</td></tr><tr><td rowspan="3">Satellites</td><td>Luton</td><td>S.A.</td><td>OGO 6 - Mesure de température par la largeur Doppler de la raie 6 300 A(*)</td></tr><tr><td>Thuillier</td><td>S.A.</td><td>OGO 4 et 6 - Profils verticaux des émissions de N2+ et de la raie 6 300 A(*)</td></tr><tr><td>Blamont</td><td>S.A.</td><td>Distribution de l'hydrogène géocoronal (sur OGO 5)(*)</td></tr></tbody></table>

Il est regrettable que le matériau considérable accumulé sur les émissions nocturnes qui ont leur origine à la base de la thermosphère (OH, Na, O I) n'ait pas donné lieu, pendant ces quatre années, à des travaux de synthèse.

<footnote>(*) En coopération avec la NASA</footnote>

<footnote>(**) En coopération avec l'Institut Hydrométéorologique de MOSCOU</footnote>
## II - CIEL DIURNE -

Il s'agit d'un domaine privilégié des activités du S A, qui en poursuit l'étude dans l'espace et au sol. Dans l'espace, une efficace collaboration du S A et de la Nasa, a permis de placer différentes expériences à bord de satellites O G O. L'une d'elles mérite particulièrement d'être mentionnée pour sa complexité et pour l'apport qu'elle pourra sans doute fournir à la connaissance de la structure atmosphérique et de ses variations ; il s'agit de la mesure interférométrique du profil de la raie rouge de O I à 6 300, qui permet d'obtenir, sur chaque orbite, une coupe en altitude (120 à 350 km environ) et en latitude de la température cinétique de la haute atmosphère.

Le même groupe, au sol utilisant des détecteurs à cuve de résonance modulée par effet Zeeman, mesure systématiquement la concentration diurne du Sodium et semble avoir réussi la détection du Potassium.

Il a, d'autre part, entrepris le développement d'un radar optique à laser modulé, qui apportera à ce type d'investigation sur les constituants mineurs, la résolution en altitude.

## III - CIEL CREPUSCULAIRE -

Le ciel crépusculaire a fait l'objet d'assez nombreux travaux qui exploitent les différents aspects de la transition jour-nuit :

Le crépuscule permet par une géométrie favorable de l'éclairement, l'observation à partir du sol, de la haute atmosphère illuminée par le soleil : ces travaux se rapportent, en fait, au ciel diurne. Le groupe du S A a exploité cette situation par des tirs de nuages artificiels de Sodium, qui permettent de sonder, avec une bonne résolution spatiale, les mouvements et les températures atmosphériques entre 80 et 160 km d'altitude. En collaboration avec un groupe soviétique, il a pu éxécuter des séries de tirs de haute latitude (Ile de Heyss) dont l'exploitation a mis en évidence la variation rapide et de grande amplitude de la température de la thermosphère dans les régions aurorales. Certains constituants minoritaires, particulièrement les atomes d'alcalins, fournissent, par résonance optique, une source naturelle. Le S A et l'O L mesurent systématiquement les abondances du Sodium, occasionnellement celles du Calcium ionisé et du Lithium. Les groupes du S A et de l'I A P poursuivent, à partir du sol et en ballon, un programme d'étude des aérosols de haute altitude, et ce dernier groupe a pu mettre en évidence une variation importante de leur concentration au cours d'une averse météorique.

Au cours du crépuscule l'ombre de la terre fournit, par sa variation en altitude au cours du temps, un moyen de résoudre la répartition verticale de constituants minoritaires. Cette méthode est en passe d'être appliquée aux aérosols. Sa résolution demeure modeste et les méthodes actives développées par le L P S P (source d'excitation et récepteur placés à bord d'une même fusée) et le S A (laser accordable en fréquence) sont bien plus prometteuses dans ce domaine particulier.
Enfin, le S A s'est attaché à mettre en évidence des variations diurnes de composition et de structure de l'atmosphère, que prévoit la théorie et dont le gradient est particulièrement important et caractéristique lors du lever ou du coucher de soleil. Cette étude utilisait l'émission I R des bandes de OH. Elle représente une orientation nouvelle pour l'exploitation des phénomènes crépusculaires, qui devrait prendre dans l'avenir, un certain développement.

## IV - AURORES POLAIRES -

La France est bien placée pour l'étude des aurores de latitude moyenne ; le dernier maximum d'activité solaire fut malheureusement bien chiche de ce type d'évènements. Le groupe I A P, a publié dans ce domaine une analyse statistique couvrant plus d'un cycle solaire. Les groupes I A P et O L ont rendu compte d'observations interessantes obtenues pendant l'orage magnétique exceptionnel du 8 Mars 1970.

L'I A P développe également l'étude des phénomènes para-auroraux liés à l'impact sur l'atmosphère locale des photoélectrons émis par la région magnétiquement conjuguée éclairée par le soleil.

Des recherches sont poursuivies par l' I A P en liaison avec le G R I dans les régions aurorales. Les mesures sont effectuées dans les Stations des Terres Australes et Antarctiques, et se sont récemment étendues aux régions magnétiquement conjuguées dans le cadre de la Coopération Franco-Soviétique. L'étude des pulsations aurorales dans la gamme 0,1 à 5 Hz a été entreprise.

En région transaurorale L'I A P utilise les stations Nord (Groënland en collaboration avec le Danske Meteorologiske Institute à Copenhague), et Dumont d'Urville-Antarctique. Une thèse de 3ᵉ cycle G R I-I A P a permis de préciser certaines caractéristiques des arcs auroraux de très haute latitude, et d'établir qu'ils sont pratiquement indépendants de l'activité magnétique planétaire.

## V - EVOLUTION DES INSTRUMENTS ET DES METHODES -

Les quatre années écoulées ont vu les méthodes instrumentales pré-existantes être sensiblement perfectionnées : photométrie photoélectrique, détecteurs à résonance optique pour les mesures de concentration et de température, permettent désormais des mesures sensibles et fidèles en campagne. Parallèlement, un effort de type métrologique a été entrepris par l'I A P en liaison avec l'Institut d'Aéronomie Spatiale de Belgique en vue d'améliorer la précision et la fidélité des étalonnages photométriques absolus. Cet effort a commencé de porter des fruits et ne devra pas être relaché.

La nécessité de s'affranchir, dans certains cas, des effets de la traversée de la basse atmosphère par les rayons lumineux, ont conduit le S A et l'I A P à faire appel aux possibilités qu'offre le C.N.E.S. d'utiliser des ballons stratosphériques, qui devraient permettre d'étendre le champ d'investigation à des constituants nouveaux, et d'élargir sensiblement le domaine spectral accessible.
L'optique devrait permettre des mesures précises de paramètres physiques. Le développement des méthodes de mesure de la température Doppler de la haute atmosphère par interférométrie, est poursuivi par le SA et l'AP ; le SA compte pouvoir utiliser l'excitation par laser accordable en vue de la mesure des températures. Le même laboratoire développe actuellement une méthode d'étude de la dynamique de la mésosphère par des mesures optiques simultanées de plusieurs stations, avec une haute résolution spatiale.

L'ensemble de ces développements permet d'augurer favorablement du développement de l'aéronomie optique dans notre pays au cours des prochaines années.

Fait à Saint Michel l'Observatoire
Le 28 Décembre 1970

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WEILL G. – La recombinaison nocturne de la région ionosphérique F observée optiquement. *C.R. Acad. des Sci*, 264, 1685, 1967.

WEILL G., CHRISTOPHE-GLAUME J. – Ciel nocturne et aurores de basse latitude en période d'orage magnétique. *Ann. Géophys.*, 23, 317, 1967.

WEILL G., CHRISTOPHE-GLAUME J. – L’excitation du doublet interdit 4S-2D de l’azote observée dans la luminescence nocturne au cours d’une perturbation ionosphérique itinérante. *C.R. Acad. des Sci.*, 264, 1286, 1967.

WEILL G., FEHRENBACH M., MORGULEFF N., CHRISTOPHE-GLAUME J. – The forbidden lines of OI and NI in the night airglow at the magnetic equator. *Ann Géophys.*, 24, 109, 1968.

WEILL G., JOSEPH J. – Premières mesures du triplet 3⁵ S⁰ 3⁵ de OI, à 7772, 7774 et 7775 Å, émis par le ciel nocturne des régions tropicales. *C.R. Acad. des Sci.* 271, 1013, 1970.

ZACHAROV I. – Mesures crépusculaires au niveau de 25 mb. *Ann. Géophys.*, 25, 555, 1969.
# SECTION V

## OCÉANOGRAPHIE PHYSIQUE
TABLE DES MATIERES

<table><thead><tr><th></th><th>Pages</th></tr></thead><tbody><tr><td>Interaction Océan-Atmosphère, par J. GONELLA et M. COANTIC</td><td>199 3</td></tr><tr><td>Etude Géologique et Géophysique des Marges Continentales et des Fonds Océaniques, par J. BONNIN, L. DANGEARD, G. GRAU, A. GUILCHER, X. LE PICHON et L. MONTADERT</td><td>204 8</td></tr><tr><td>Régime des Côtes et Océanographie Estuarienne, par R. BONNEFILLE</td><td>225 29</td></tr><tr><td>Le Niveau Moyen des Mers en Europe Occidentale, par J. J. LEVALLOIS</td><td>229 33</td></tr><tr><td>Production Primaire et Distribution des Sels Nutritifs en relation avec l'Hydrologie de la Méditerrannée Occidentale, par B. COSTE, J. GOSTAN, G. JACQUES, H. J. MINAS et P. NIVAL</td><td>234 38</td></tr><tr><td>Hydrologie et Dynamique de la Méditerranée, par H. LACOMBE</td><td>239 43</td></tr><tr><td>Genèse et Evolution des Récifs Coralliens du Pacifique Sud, par A. GUILCHER</td><td>245 49</td></tr><tr><td>Observation et Caractères de la Variabilité dans l'Océan, par H. LACOMBE et J. LE FLOCH</td><td>248 52</td></tr><tr><td>La Géochimie Nucléaire en Océanographie, par C. LALOU et R. CHESSELET</td><td>251 55</td></tr><tr><td>Quelques aspects de Recherches entreprises dans le domaine de la Chimie Océanographique, par C. COPIN, G. COPIN, A. POISSON et A. SALIOT</td><td>256 60</td></tr><tr><td>Optique Océanographique, par A. IVANOFF et A. MOREL</td><td>260 64</td></tr><tr><td>Variation de la Masse volumique de l'Eau en fonction de sa Composi- tion Isotopique, par G. GIRARD et M. MENACHE</td><td>265 69</td></tr><tr><td>Etudes Théoriques sur la Dynamique des Mers, par B. SAINT-GUILY</td><td>268 72</td></tr></tbody></table>
INTERACTION OCEAN-ATMOSPHERE

J. GONELLA

Muséum National d'Histoire Naturelle
43, rue Cuvier à Paris (5ᵉ)

M. COANTIC

Institut de Mécanique Statistique de la Turbulence
12, Avenue du Général-Leclerc à Marseille (3ᵉ) - 13

De 1967 à 1970, les études et recherches sur les échanges d'énergie entre océan et atmosphère ont porté essentiellement sur le transfert de la quantité de mouvement et plus particulièrement sur la réaction des courants marins, dans la couche superficielle, à l'action du vent.

Ces études sont poursuivies en liaison avec l'Institut de Mécanique Statistique de la Turbulence (IMST-Marseille) qui entreprend une simulation partielle dans une soufflerie air-eau des phénomènes que l'on observe dans la nature. Les mesures in situ ont été effectuées à la Bouée Laboratoire en Méditerranée Occidentale Nord. Cette bouée, mise hors service en 1970, sera remplacée en 1971 ou 1972 par BONRA II.

I - MESURES EN LABORATOIRE

L'objectif général des travaux entrepris à l'I.M.S.T. est d'effectuer des recherches scientifiques, à l'échelle du laboratoire, sur les divers mécanismes physiques à petite échelle responsables des échanges de masse, de quantité de mouvement et d'énergie entre l'océan et l'atmosphère, au voisinage de la surface marine.

Il s'agit donc ici d'étudier le mécanisme des transferts simultanés d'énergie cinétique, de chaleur sensible et de vapeur d'eau au sein de couches limites turbulentes d'interface air-eau, en présence de mouvements appréciables de la surface liquide, et pour un écoulement d'air stratifié. Les études préliminaires, effectuées afin de situer le problème scientifique à résoudre et les méthodes et moyens devant être employés à cette fin, ont en effet permis de conclure à la possibilité d'une simulation partielle en laboratoire des échanges naturels, à condition de réaliser une installation de dimensions suffisamment grandes.

Cette réalisation ayant été décidée, une équipe de chercheurs et techniciens a été constituée, et les travaux ont été poursuivis dans les domaines suivants :

- Etudes théoriques sur : les mécanismes physiques des échanges océan-atmosphère et les conditions de leur simulation ; les transferts de quantité de mouvement et d'énergie cinétique de l'air à l'eau, et la génération des vagues et des courants ; l'interaction des échanges de chaleur turbulent et radiatif dans la couche de surface de l'atmosphère ; la turbulence d'humidité au voisinage de la mer, etc...
Établissement de l'avant-projet, puis des plans d'exécution de la grande soufflerie air-eau de simulation, comportant une nappe liquide de 40 mètres de longueur sur 3 mètres de large et munie d'un appareillage complet de contrôle des échanges mécaniques et hygrothermiques. Cette installation permettra l'obtention d'une couche limite turbulente d'air au dessus d'une surface liquide libre, dans des conditions contrôlées de vitesse, température et humidité de l'air ; vitesse, température, teneur en air et salinité de l'eau ; préturbulence de vitesse et de température de l'air et de l'eau ; stratification thermique de l'air ; mouvements de l'interface.

Réalisation d'une maquette complète, à l'échelle 1/5, de cette installation. Les essais qui y ont été effectués ont permis de contrôler et d'améliorer les caractéristiques du projet, du point de vue aérodynamique (stabilité à très basse vitesse et contrôle des couches limites parasites, notamment), hydraulique (génération naturelle ou artificielle des vagues, en particulier), thermique et hygro-métrique (stabilité des régulations). Des mesures scientifiques préliminaires viennent d'y être entreprises.

Construction de la grande soufflerie de simulation, de ses appareillages auxiliaires de contrôle des échanges hygrothermiques, et des locaux et laboratoires annexes. L'ensemble constitue un nouveau laboratoire qui a été édifié sur un terrain attribué à l'I.M.S.T. à Marseille-Luminy. Les travaux ont débuté en Janvier 1969, le laboratoire est entré en service au 2ᵉ trimestre de 1970 et la première mise en route de la soufflerie a eu lieu au 4ᵉ trimestre ; l'ensemble a été officiellement inauguré le 21 novembre 1970. Des travaux complémentaires, et l'équipement en appareillage de mesures scientifiques se poursuivent.

Recherches théoriques et expérimentales concernant les appareillages et méthodes de mesures, notamment dans les domaines suivants : anémothermométrie par films chauds dans l'eau, pour la mesure des valeurs moyennes et des fluctuations turbulentes de vitesse et de température, et des flux correspondants ; mesures de l'humidité moyenne et turbulente de l'air ; mesure des mouvements rapides de l'interface ; acquisition et traitement numérique des données.

## II — MESURES IN SITU

Les mesures recueillies à bord de la Bouée Laboratoire ont permis de mieux connaître la nature des phénomènes directement liés au transfert de la quantité de mouvement à travers l'interface air-eau : la réponse des courants dans la couche superficielle est directement liée à la stratification en densité dans cette couche et à la présence ou non de thermocline. En régime d'hiver, c'est à dire en milieu pratiquement homogène de la surface jusqu'au fond ($δρ/ρ \approx 10^{-5}$ à $10^{-6}$), les observations ne montrent aucune corrélation entre vent et courant, mais par contre des océanographes américains ont observé, au même moment dans cette zone, des vitesses verticales du même ordre de grandeur que les vitesses horizontales. Par ailleurs, en régime d'été, c'est-à-dire en présence de thermocline, les observations dans la couche au-dessus de la thermocline donnent une relation vent-courant en accord avec les résultats déduits de la théorie d'Ekman ; mais, sous la thermocline, le courant ne semble pas influencé par l'action du vent en
surface (effet d'écran de la thermocline au transfert de la quantité de mouvement). Ainsi les faits montrent qu'on ne peut appliquer la théorie d'Ekman que si la particule fluide est assujettie à avoir un mouvement horizontal, c'est-à-dire lorsque la force d'Archimède est très grande vis-à-vis de la force de Coriolis, soit :

$$g \frac{\delta \rho}{\rho} \gg 2 \omega v \quad \text{ou} \quad \frac{\delta \rho}{\rho} \gg 10^{-5} - 10^{-6}$$

Autrement dit la théorie d'Ekman s'applique non pas à un océan homogène mais bien à un océan stratifié. En tenant compte de ces faits expérimentaux (légère stratification au-dessus de la thermocline et glissement sans frottement au niveau de la thermocline), on obtient un modèle mathématique en bon accord avec les phénomènes observés : déviation du courant de dérive en fonction de la profondeur, oscillations d'inertie de même amplitude dans la couche de surface, "temps de réponse" proportionnel au carré de la profondeur (maximum de corrélation entre le vent et le courant moyen). Par ailleurs, les valeurs du courant de dérive dans cette couche de surface permettent de déduire un coefficient de frottement ("drag coefficient") du vent sur l'eau du même ordre de grandeur que celui obtenu par le profil du vent au-dessus de la mer. La majeure partie de l'énergie mécanique cédée par le vent à la mer se retrouverait essentiellement dans le courant de dérive (courant moyen et oscillations d'inertie) : les vagues ne seraient qu'un processus intermédiaire assurant le transfert de l'énergie des grandes fréquences (turbulence, vagues, houle) vers des fréquences plus basses (oscillations d'inertie, courant moyen).

Des mesures de température de surface par rayonnement infra-rouge ont également été poursuivies avec comparaison avec des mesures classiques.

## BIBLIOGRAPHIE

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* COANTIC M., BONMARIN P., POUCHAIN B., FAVRE A. - Etude d'une soufflerie pour recherches sur les échanges d'énergie atmosphère-océans. Communication au meeting AGARD sur l'Aérodynamique des Ecoulements Atmosphériques Cisaillés. Munich, Septembre 1969.

* COANTIC M. et FAVRE A. - Air-sea interactions : research program and facilities at I.M.S.T. Commun, 8th Symposium an aval Hydrodynamics, Caltech, Pasadena, Août 1970.

* COANTIC M. et LEDUCQ D. - Les fluctuations turbulentes d'humidité et leur mesure. Communication au Colloque IUCRM sur les Spectres des Variables Météorologiques, Stockholm, Juin 1969.

* COANTIC M. et SEGUIN B. - On the interaction of turbulent and radiative transfers in the surface layer. Communication Symposium IUGG on Planetary Boundary Layers, Boulder. Mars 1970. A paraître dans Boundary Layer Meteorology.

* EZRATY R. - Sur la mesure des caractéristiques turbulentes dans des écoulements d'eau. Thèse Dr. Ing. Marseille, Novembre 1970.
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FAVRE A., COANTIC M., et BONMARIN P. — Problèmes posés par l'étude au Laboratoire des mécanismes à petite échelle de l'intéraction mer-atmosphère, Juillet 1967.

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GONELLA J. et STANISLAS G. — Réponse des couches de surface à l'action du vent d'après les observations effectuées à bord de la Bouée Laboratoire. Comm. int. Mer Medit. XXII. Rome 1970. (submitted).

GONELLA J. — Observation de la Spirale d'Ekman en Méditerranée Occidentale. C. R. Acad. Sc. Paris (266) p. 205-208, 1968.

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POUCHAIN B. : Contribution à l'étude sur maquette d'une soufflerie de simulation des interactions océans-atmosphère. Thèse Dr. Ing. Marseille, Juin 1970.

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RAMAMONJIARISOA A. : Théories modernes de la génération des vagues par le vent, Juillet 1969.

RESCH F. — Etudes sur le fil chaud et le film chaud dans l'eau. Thèse de Docteur-Ingénieur, Juin 1968.

RESCH F. et COANTIC F. — Etude sur le fil chaud et le film chaud dans l'eau. La Houille Blanche, n° 2, p. 131-161, Février 1969.

STANISLAS G. — Présentation des données recueillies à bord de la Bouée Laboratoire durant la mission COFRASOV I, en juillet 1969. Lab. d'Océano. Phys. Mus. Paris rapp. interne, 1970.

STANISLAS G. — Présentation des données recueillies à bord de la Bouée Laboratoire durant la mission MEDOC 69 en février 1969. Lab. d'Océano. Phy. Mus. Paris, rapp. interne, 1970.
STANISLAS G. - Présentation des données recueillies à bord de la Bouée Laboratoire durant la mission COBLAMED 69 en sept. 1969. Lab. d'Océano. Phy. Mus. Paris, rapp. interne, 1970.

TILLIER P. - Recording of internal waves by means of an isotherm follower device. IERE Cont. Proc. Swansea 1970.
# ETUDE GEOLOGIQUE ET GEOPHYSIQUE
DES MARGES CONTINENTALES ET DES FONDS OCEANIQUES

J. BONNIN (*), L. DANGEARD (**), G. GRAU (**), A. GUILCHER (****). X. LE PICHON (*), L. MONTADERT(**)

## INTRODUCTION

Pendant la période 1967-1970, le volume des travaux de reconnaissance géophysique et géologique des régions immergées du globe a été nettement supérieur à ce qu'il était lors des précédentes périodes équivalentes. Il faut noter comme causes principales la création du Centre Océanologique de Bretagne (C.O.B.) appartenant au Centre National d'Exploitation des Océans (C.N.E.X.O.) et l'accélération des travaux menés par les Sociétés d'exploration pétrolières françaises réunies en Comité d'Etudes Marines et travaillant avec le C.O.B. ou avec l'Institut Français du Pétrole (I.F.P.).

On remarquera d'autre part que l'emploi de moyens puissants pour la simisque-réflexion s'est généralisé selon une philosophie exposée au Colloque du C.N.R.S. sur la sismique-réflexion et la cartographie des fonds marins qui s'est tenu en septembre 1968 à Monaco et à Villefranche-sur-Mer [7]. Une grande augmentation de la pénétration en est résultée. L'usage de l'enregistrement numérique, et surtout celui du traitement de l'information sismique, proposés au même Colloque [4], sont moins répandus, mais ils ont cependant déjà rendu de nombreux services, en particulier sur les pentes continentales et dans les cas de structures compliquées. La finesse et la pénétration en ont été augmentées.

D'autre part, la technique de prise de carottes par grands fonds et sous plusieurs dizaines de mètres de sédiments a été mise au point en Méditerranée Occidentale par la technique du forage par tige souple ou flexoforage [5, 6].

## ATLANTIQUE NORD

Le Groupe Scientifique du Centre Océanologique de Bretagne s'est orienté, dès sa création, vers des campagnes océanographiques à grand rayon d'action : en été 1969. campagne NORATLANTE, dans l'Atlantique Nord, pour la reconnaissance des zones de fracture [11] ; en janvier 1970 : campagne NESTLANTE I, dans

<footnote>(*) Centre Océanologique de Bretagne, B. P. n° 337, 29N - Brest.</footnote>

<footnote>(**) Institut Français du Pétrole. 1, rue du Bois-Préau, 92 - Rueil-Malmaison.</footnote>

<footnote>(***) Institut Océanographique. 195, rue Saint-Jacques. 75 - Paris (5e)</footnote>

<footnote>(****) Institut de Géographie. 191, rue Saint-Jacques. 75 - Paris (5e).</footnote>
le Golfe de Gascogne et la zone à l'Ouest de Gibraltar; en complément des données acquises en continu le long de la route : réflexion sismique (procédé Flexotir), bathymétrie, gravimétrie (sauf pour Nestlante I), magnétisme, des profils de sismique réfraction ont été réalisés à l'aide de bouées sonores, récupérables ou non, ainsi que des prélèvements géologiques (carottages, dragages, photographies du fond).

Parmi les premiers résultats, on peut citer :

- la reconnaissance d'une série de zones de fracture, en particulier de la faille transformante de 53° N qui a été suivie de manière continue entre la ride médio-atlantique et la marge canadienne [12]. En utilisant le modèle de WILSON pour cette faille de transformation, on peut ainsi étudier et préciser l'histoire de l'ouverture de l'Atlantique Nord (études en cours). Par ailleurs, l'examen des reliefs sédimentaires permet de prédire l'existence d'un courant profond allant d'Ouest en Est, le long de la zone de fracture [13].

- l'étude des bassins sédimentaires de Rockall et Porcupine : le socle du premier est affecté par une fracture probablement en relation avec la séparation précoce du Banc de Rockall et de l'Europe [10] ; détermination de la vitesse des différentes couches sédimentaires.

- la présence de structures de type diapirique autour du bassin Nord-Atlantique, analogue aux dômes du golfe du Mexique, dont l'origine serait une couche salifère déposée au début de l'ouverture de l'Atlantique [14].

- l'indice d'une compression probablement récente à l'Ouest de Gibraltar (région du "Fer-à-Cheval"); dans la plaine abyssale intérieure, on peut observer des structures peut-être comparables aux "nappes" décrites dans le domaine continental.

## MARGE CONTINENTALE DU PORTUGAL ET DE GALICE

En 1969, 1200 km de sismique réflexion et des levers magnétiques ont été effectués au cours d'une campagne océanographique organisée par l'Institut Français du Pétrole et la Société Nationale des Pétroles d'Aquitaine (navire "Florence" de l'I.F.P.) en collaboration avec l'I.P.G.P. On a mis en évidence deux types de régions :

- des zones de "plate-forme" (bancs de Galice, Montagne de Vigo, Montagne de Porto) qui ont probablement constitué des points hauts quasi permanents depuis le Crétacé et où la sédimentation est probablement essentiellement carbonatée.

- des zones de "bassin" dans lesquels la série sédimentaire est épaisse et diversifiée.

La structuration de ces régions s'est probablement effectuée surtout au Crétacé inférieur lors d'une importante phase de distension liée à la formation des zones océaniques de l'Atlantique Nord.

De nombreuses structures diapiriques sont visibles, que le contexte régional conduit à lier aux évaporites du Trias-Lias inférieur.
GOLFE DE GASCOGNE

Durant la période 1966-1970, de très nombreux travaux géologiques et géophysiques ont été effectués aussi bien sur le plateau continental que sur la pente et les grands fonds.

I - GEOMORPHOLOGIE ET SEDIMENTOLOGIE

1 - Comme sur les autres plates-formes continentales du monde, les formes de relief immergées sont, d'une part héritées d'un modelé subaérien pléistocène (bas niveaux glaciaires), d'autre part façonnées par les forces marines actuelles (en particulier, dunes hydrauliques liées aux courants de marée). Les auteurs reconstrituent notamment les réseaux hydrographiques sous-marins, soit par la bathymétrie [52, 53, 54] soit par la géophysique de surface qui décèle les paléovallées remblayées [17, 29, 107, 108, 109, 131]; ils étudient aussi les reliefs structuraux tels que crêtes appalachiennes et cuestas, notamment au Nord du Trégorrois, à l'Ouest du Finistère et à l'Est de Belle-Ile [52, 76, 81, 122]. On recense les anciennes lignes de rivage immergées par la transgression flandrienne que jalonnent, soit des aplanissements, soit des cordons de galets ou de sable [52, 70, 77, 81, 83, 106, 122]. Un niveau inférieur vers 100 mètres apparaît de façon très générale, un autre existe en divers endroits vers 35-40 mètres ; mais il faut encore attendre pour arriver à une chronologie absolue assez détaillée.

2 - C'est dans ce domaine que la recherche et son exploitation ont été les plus concertées, avec le début de la publication de cartes à 1/100 000 par les laboratoires associés [41, 48]; 5 feuilles parues jusqu'à la fin de 1969 : [51, 56, 65]; 5 autres feuilles en voie d'achèvement, et la préparation, par le B.R.G.M. de cartes à 1/250 000 s'étendant plus loin vers le large [15]. Le tout est coordonné sous l'édige du Centre National pour l'Exploitation des Océans. Ces cartes mettent en évidence les différences de sédimentation liées à la variété des conditions hydrodynamiques ; l'absence de dépôts actuels (notamment au Nord du Cotentin et à l'Ouest du Finistère) se traduit par l'affleurement en surface des dépôts continentaux pléistocènes, de caractère périglaciaire ou fluviatile. Il arrive que des sables pléistocènes se trouvent à l'état remanié (exemple : pertuis charentais). En d'autres endroits, comme au Sud-Ouest et au Sud de la Bretagne, des vases récentes se sont déposées : elles sont plus ou moins fines selon les lieux. Certaines vases peuvent toutefois être des reliques pléistocènes [22, 23, 29, 46, 52, 58, 66, 68, 73, 81, 106, 111, 122]. L'étude des minéraux lourds a conduit LAPIERRE [63] à reconstituer les extensions de la Vilaine, la Loire et la Garonne sur la plate-forme continentale du Golfe de Gascogne. LAMBOY [60] étudie la répartition et la formation de la glauconie au large de la Galice et des Asturies. C'est en liaison étroite avec les études sédimentologiques qu'ont été faits, par des biologistes, deux importants travaux récents sur les peuplements benthiques de la Manche occidentale et du Golfe de Gascogne, peuplements qui s'expliquent surtout par les forces en action et par le substratum [30, 45].
3 – La marge continentale a été l'objet, de l'Irlande à la Péninsule Ibérique, d'une cartographie bathymétrique progressivement améliorée et étendue jusqu'aux grands fonds, d'abord à 1/300 000 en onze feuilles, puis à 1/10 000 000 en deux feuilles [24], [26]. Une carte particulière a été dressée pour la partie de la pente continentale située au large des Charentes [80]. Ces figurations font apparaître notamment un vaste réseau de canyons sous-marins, où des carottages ont été effectués récemment, d'une part au large des Charentes et de la Gascogne [18, 19, 31, 32, 33, 34, 36, 37, 39, 40, 42, 61, 84], d'autre part dans le Gouf de Capbreton [69]. Les carottages font apparaître en divers endroits des alternances de niveaux sableux et vaseux, les premiers étant interprétés comme dus à des courants de turbidité qui paraissent avoir fonctionné jusque pendant l'Holocène. Des séquences climatiques pléistocènes ont été aussi retracées d'après les foraminifères planctoniques des carottes. Le substratum miocène a été atteint en plusieurs endroits. D'autres résultats topographiques et sédimentologiques concernent les montagnes sous-marines dominant la plaine abyssale de Biscaye, et cette plaine elle-même [38, 43, 44, 78].

## II – STRUCTURE GEOLOGIQUE DE LA MARGE CONTINENTALE ET DES GRANDS FONDS OCEANIQUES

### 1 – Plateaux continentaux

Des levés ont été réalisés sur le plateau, par réflexion sismique continue au moyen d'étinceleurs ou de "boomers" et par les méthodes de magnétométrie marine classiques (magnétomètre à protons). Cependant un certain nombre de profils de réfraction ont été faits au S.E. de Belle-Ile par le L.G.A.O. et au voisinage de l'Ile d'Ouessant et vers le large (80 km E-W), en collaboration avec le B.R.G.M. et le L.G.A.O. (étude en cours du prolongement du socle hercynien).

Dans la Manche, les résultats dérivent des travaux des équipes de Caen et Rouen [90, 91, 106, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 124], de Rennes [89, 94, 124] et de la Compagnie Géotechnip [131]. On a déterminé les contours de la couverture mésozoïque (Trias, Lias, Jurassique) et éocène sur le pourtour du Cotentin. Au Nord de la Bretagne (Trégorrois) a été trouvée une bande de Paléozoïque entre les roches cristallines et la couverture tertiaire.

Le secteur La Rochelle-Plateau de Rochebonne (surface prospectée : 15 000 km²) est étudié en commun par le B.R.G.M. et le L.G.A.O. Le substratum hercynien y est accidenté et faillé, localement surélevé : les accidents intéressent parfois aussi les couches sédimentaires, par ailleurs régulièrement litées [108].

Le plateau continental breton a été étudié par le B.R.G.M. dans trois secteurs :

- côtes méridionales de Bretagne (27 500 km²) : mise en évidence d'une ou plusieurs régressions anciennes (jusqu'à l'isobathe actuelle – 120 m) et du réseau hydrographique sous-marin à caractère fluviatile ; plongement des couches vers le large avec épaississement concomitant de la couverture post-paléozoïque (800 – 1 000 m d'épaisseur au bord du plateau) ; socle irrégulier et accidenté (rejeux probables pendant le tertiaire) [95, 96, 98].
– approches occidentales de la Manche (25 000 km²) : vaste bassin tertiaire prolongeant celui de la Manche occidentale, reposant en discordance sur du Crétacé ondulé qui affleure au Nord et au Sud du bassin ; directions tectoniques en général ENE-WSW qui suivent la courbe du Massif Armoricain (études en cours).

– Baie de LANNION (250 km²) tracé du thalweg fossile (aujourd'hui comblé de sédiments meubles) de la rivière de LANNION.

Enfin, dans le golfe de Gascogne, le B.R.G.M. a effectué une reconnaissance rapide de la partie amont du Gouf de Cap Breton pour l'Université de Rennes, et un levé de la portion du plateau continental situé entre BILBAO et SANTANDER (études en cours). La partie amont du Gouf de Cap Breton semble d'origine fluviatile et a probablement été creusée en deux épisodes : d'abord érosion des assises éocènes-oligocènes ; puis, plus récemment, creusement des niveaux oligo-miocènes, voire pliocènes [97].

En ce qui concerne la magnétométrie, les études de l'I.P.G.P. ont porté sur le plateau continental atlantique français. Les mesures ont été faites au cours de deux missions, en collaboration avec le Service Hydrographique de la Marine : 22 000 km de profils associés à des essais techniques (repérage d'épaves, composition du "poisson" remorqué). Les études ont porté sur la réduction des mesures [133], la variation séculaire et le calcul d'un champ régional permettant de définir les "anomalies" [134, 135].

Les Universités de Rennes et de Rouen ont porté leur effort sur l'étude du plateau continental nord-espagnol à l'aide de profils d'étinceleur et de nombreux prélèvements.

La prolongation des terrains sédimentaires de la zone cantabrique a été mise en évidence [93] (travaux présentés au Symposium sur le Golfe de Gascogne, 1970).

## 2 – Zones profondes

Le Centre Océanologique de Bretagne, au cours de ses campagnes Noratlante et Nestlante I. a particulièrement étudié la structure du bassin sédimentaire E-W au Nord de l'Espagne associé à une anomalie gravimétrique linéaire (– 150 mgal) ; entre la fosse et la marge continentale française, le golfe de Gascogne présente les caractéristiques d'une bassin océanique (structures sédimentaires, anomalies magnétiques) (études présentées au Symposium sur le Golfe de Gascogne, 1970).

L'activité du L.G.A.O. dans les zones profondes (sismique réflexion Flexotir) a porté en 1969 (campagne Gestlante III) et en 1970 sur la zone centrale et sur la zone à l'Ouest des Montagnes de Biscaye (études en cours). Les résultats principaux portent sur la nature des Montagnes de Biscaye : celles-ci seraient constituées, pour une importante part, de matériel sédimentaire d'âge tertiaire (un dragage a permis de recueillir un échantillon de calcaire marneux à microfaune du paléocène moyen) ; du point de vue structural, ces montagnes pourraient s'interpréter comme un horst d'âge récent [105, 126, 129].

L'Institut de Physique du Globe de Paris a apporté une contribution importante à l'étude de la structure profonde par son levé aéromagnétique du Golfe de Gascogne [120].
Dans le cadre d'un programme d'étude de la structure géologique de la marge continentale, l'I.F.P. et les Sociétés pétrolières françaises ELF-ERAP, C.F.P.-TOTAL, S.N.P.A., groupés dans le Comité d'Etudes Marines, ont effectué 2 500 km de sismique réflexion Flexotir (campagnes du "Florence" de l'I.F.P.) et près de 80 carottages (campagne Gestlante II du "J. Charcot" du CNEOX). D'autres profils ont été effectués par l'I.F.P. et la S.N.P.A., en particulier sur la marge continentale des entrées de la Manche et sur le Gouf de Cap Breton.

Ces campagnes ont été effectuées en utilisant un enregistrement numérique et, le plus souvent, une flûte à 24 traces permettant une courverture multiple et une détermination de la vitesse des terrains sédimentaires.

Une campagne de sismique-réflexion et de sismique-réfraction a été effectuée par l'I.F.P. et le Département de Géophysique de l'Université de Cambridge dans la plaine abyssale du Golfe de Gascogne. (Symposium sur le Golfe de Gascogne).

### 3 – Structure du Golfe de Gascogne

On peut résumer ainsi les conclusions à tirer de tous ces travaux :

- Marge continentale armoricaine.

Certains horizons du plateau peuvent être suivis, du rebord du plateau, sur la pente et jusqu'à la plaine abyssale. Une subsidence d'environ 3 000 m durant le Crétacé et le Tertiaire est prouvée par la position actuelle d'un calcaire néritique albien carotté sur la pente (campagne Gestlante III). La pente est liée à de grands accidents d'âge probablement crétacé inférieur et éocène.

- Marge continentale d'Aquitaine

Il apparaît que le bassin de Parentis est un prolongement en domaine continental du Golfe de Gascogne. On peut déduire de l'histoire structurale de ce bassin que la formation de la marge est liée pour une grande part à des mouvements verticaux qui ont commencé au début du Crétacé et qui se sont poursuivis pendant le Tertiaire, accompagnés par la subsidence du domaine océanique. Le plateau marginal des Landes est une prolongation du domaine continental. Le canyon de Cap Breton est situé à la limite sud d'un bloc subsident durant le Tertiaire. Son flanc sud, qui constitue la pente continentale cantabrique, est liée à des failles, mais aussi probablement à la limite d'un front de chevauchement pyrénéen.

- Marge continentale asturienne

D'épaisses séries mésozoïques existent sur le plateau continental et sur le plateau marginal des Asturies qui démontrent la prolongation vers l'ouest des formations sédimentaires pyrénéennes et cantabriques. La pente continentale est due pour une large part à des failles d'âge tertiaire liées à la subsidence du dimaine abyssal.

- Plaine abyssale

Une épaisse fosse sédimentaire existe au pied de la marge continentale espagnole ; elle est fortement tectonisée dans sa partie méridionale par des
montées diapiriques, soit à cause d'une avancée de la péninsule ibérique durant le Tertiaire (mouvements pyrénéens S.L.), soit plus simplement à cause des mouvements de subsidence.

Les montagnes sous-marines appartiennent à une zone orientée surélevée par failles durant le Tertiaire (après le Paléocène). Un autre bassin sédimentaire marginal existe au pied de la pente continentale armoricaine.

Des séries mésozoïques complètes peuvent exister dans les zones périphériques du Golfe. L'existence de structures perçantes diapiriques peut être liée à des évaporites du Trias-Lias inférieur.

Un symposium sur l'histoire structurale du Golfe de Gascogne s'est tenu du 14 au 16 décembre 1970 à l'I.F.P. Organisé conjointement par le C N E X O et l'I.F.P., il a réuni environ 200 participants qui ont entendu 40 communications sur le Golfe et ses relations avec les régions voisines. Ces communications seront réunies et publiées en un livre.

## ETUDE DU BASSIN MEDITERRANEEN

4 500 km de sismique-réflexion Flexotir et de levés magnétiques ont été effectués en Méditerranée Orientale et Occidentale au cours d'une campagne océanographique organisée par l'I.F.P. et la S.N.P.A. (navire "Florence" de l'I.F.P.) en collaboration avec l'I.P.G.P.

En Méditerranée occidentale, on a mis en évidence les faits suivants :

- la zone nord-Baléares à l'Ouest d'une ligne Majorque-Massifs Catalans est à rattacher géologiquement au domaine continental espagnol.

- dans la zone abyssale au N.E. des Baléares, un bassin tertiaire comporte une série sédimentaire de plus de 5 000 m d'épaisseur dans laquelle s'intercale un épisode salifère dont la puissance moyenne peut être estimée à 600 m et dont on a démontré pour la première fois l'âge miocène [167].

- dans la zone ligure, les dômes ont pour origine la même couche salifère tertiaire.

En Méditerranée orientale, des profils ont été effectués en Mer Egée, entre la Crête et la Lybie pour étudier les fosses situées au sud de la Crête et la ride méditerranéenne, et en Mer Ionienne sur la prolongation de la plate-forme apulienne et la marge continentale occidentale de la Grèce.

Le Centre Océanologique de Bretagne (C N E X O) a effectué en 1970 la campagne Polymède en Méditerranée Occidentale avec sismique-réflexion (procédé Flexotir), bathymétrie, gravimétrie, magnétisme, sismique-réfraction à l'aide de bouées sonores, et des prélèvements géologiques (carottages, dragages, photographies du fond). De nombreuses informations intéressant des réflecteurs profonds dans les zones jusque-là peu connues ont été obtenues. Les données acquises sont en cours d'interprétation [142].
Enfin, une campagne de flexo-électro-carottage (procédé mis au point par l'Institut Français du Pétrole) a eu lieu aux mois d'avril-mai 1970, au large de la Provence, entre TOULON et NICE [5, 6]. Un échantillon du socle et du sédiment susjacent a été prélevé au bas de la pente (par 2 000 m de fond). En trois autres endroits, sur la pente continentale, la nature rocheuse de réflecteurs préalablement mis en évidence par la sismique a été reconnue (études en cours).

L'I.P.G.P., par ses levés magnétiques durant la campagne Géomède I en Méditerranée occidentale, a pu mettre en évidence deux zones distinctes : au Nord-Est, une région où les structures sont profondes et recouvertes d'une série sédimentaire relativement importante (de l'ordre de 3 000 m) et au Sud-Ouest (mer d'Alboran), une zone où les structures sont superficielles [134, 147].

Le Centre de Recherches Géodynamiques de Villefranche-sur-Mer (Laboratoire de Géodynamique de la Faculté des Sciences de Paris) a poursuivi ses travaux de synthèse [148, 149, 152, 153, 154] et ses études de reconnaissance générale de la Méditerranée occidentale par sismique-réflexion (canon à air, Flexotir, étinceleur) :

- Gibraltar II (en collaboration avec le Musée Océanographique de Monaco) en Mer d'Alboran.

- Géomède III aux Baléares et en Mer d'Alboran [152, 153] ainsi que sur les marges continentales de l'Algérie et de la Tunisie.

- Amazone sur les marges continentales de l'Algérie et de la Tunisie et liaison entre la Tunisie et la Sardaigne.

- Etudes de la marge provençale de la Mer Ligure et de la marge corse [143, 144, 145, 146, 163, 168, 169, 171, 172].

Le Centre Océanographique de Monaco a poursuivi également ses travaux géophysiques dans le Nord de la Méditerranée Occidentale [137, 138, 139, 140, 156, 159, 160] et aux abords des Baléares [161, 162] par sismique-réflexion (étinceleur). Il a réalisé en collaboration avec l'Université de Hambourg, une étude de sismique-réfraction et réflexion lourde dans le Golfe du Lion et au large des Baléares (Projet Anna).

## MARGE CONTINENTALE DE LA COTE D'IVOIRE ET DU GHANA

En 1970, 14 000 km de levés bathymétriques et magnétiques et 3 000 km de profils de sismique-réflexion Flexotir ont été effectués (navire "J. CHARCOT" du C.N.E.X.O.) dans le cadre d'un programme de recherches du Comité d'Etudes Marine groupant l'Institut Français du Pétrole et les sociétés ELF-ERAP, C.F.P.-TOTAL et la Société Nationale des Pétroles d'Aquitaine, et en association avec l'Institut de Physique du Globe de Paris.

Il a montré que les fractures équatoriales de l'Océan Atlantique se prolongeaient dans le Golfe de Guinée. La fracture du Romanche a pu être suivie sous les sédiments de la plaine abyssale de Guinée et plus à l'est, le long du flanc sud de la ride Côte d'Ivoire-Ghana [174]. La zone de fracture de St Paul, parallèle et située plus au nord que la fracture du Romanche, détermine l'orientation de la
marge continentale de Côte d'Ivoire entre le Cap des Palmes et Abidjan. C'est entre les deux fractures que se développe l'épais bassin mésozoïque et cénozoïque de Côte d'Ivoire [175].

La fracture du Romanche ou d'autres situées plus au sud (Chain) se prolongent probablement jusqu'au delta du Niger.

## OCEAN INDIEN

L'Institut de Physique du Globe de Paris a effectué entre 1967 et 1970 (campagnes GA O, GA 1, GA 2, GA 3) à bord du "Gallieni", navire de relève des Terres Australes et Antarctiques Françaises (T.A.A.F.), 87 000 km de profils bathymétriques et magnétiques dans le sud de l'Océan Indien dans un secteur compris entre les Iles Mascareignes, Marion, Crozet, Kerguelen et Amsterdam. 2 300 km de sismique-réflexion (Flexotir) ont été effectués en 1970 sur le plateau de Kerguelen-Heard en liaison avec ELF-ERAP et S.N.P.A.

A l'issue des campagnes GA O, GA 1 et GA 2, l'I.P.G.P. a réalisé, en collaboration avec L. BERTHOIS, trois éditions successives d'une carte bathymétrique couvrant un secteur limité par les parallèles 18° et 54° Sud et les méridiens 34° et 85° Est [176]. Cette carte a été dessinée à l'échelle moyenne de 1/1 850 000 à la latitude de 37° 30'.

La branche Est de la dorsale est maintenant bien connue au Sud de l'île Amsterdam. Les anomalies magnétiques ont été repérées et numérotées conformément à l'échelle chronologique des auteurs américains. Les directions de fractures, la vitesse d'expansion des fonds ont été déterminées [181].

Une carte bathymétrique détaillée (échelle 1/200 000 environ) de la zone des îles St Paul et Amsterdam a été dessinée.

La branche Ouest a été traversée plus de 20 fois depuis le début des campagnes du "Gallieni". La topographie de cette dorsale est très accidentée (pics à moins de 1 000 m et vallées à plus de 6 000 m ne sont pas rares) et il est difficile d'y reconnaître soit une vallée centrale, soit une ligne de fracture. En trois points de la crête, des anomalies magnétiques importantes ont été observées. Cette branche Ouest est interprétée comme une dorsale médio-océanique classique caractérisée par une vitesse inférieure à 1 cm par an. Il semble cependant que son rôle dans la formation de l'Océan Indien soit minime étant donné la présence de part et d'autre de cette structure d'anomalies magnétiques identiques qui ne sont pas liées à ce système.

## LISTE DES SIGLES

* B.R.G.M. : Bureau de Recherches Géologiques et Minières.

* C.F.P.-TOTAL : Compagnie Française des Pétroles Total.

* C.O.B. : Centre Océanologique de Bretagne.

* C.N.E.X.O. : Centre National pour l'Exploitation des Océans.
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C.N.R.S. : Centre National de la Recherche Scientifique.

ELF-ERAP : Entreprise de Recherche et d'Applications pétrolières.

I.F.P. : Institut Français du Pétrole.

I.P.G.P. : Institut de Physique du Globe de Paris.

L.G.A.O. : Laboratoire de Géophysique Appliquée à l'Océanographie.

S.N.P.A. : Société Nationale des Pétroles d'Aquitaine.

T.A.A.F. : Terres Australes et Antarctiques Françaises.

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## GOLFE DE GASCOGNE

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[167] MONTADERT L., SANCHO J., FAIL J.P., DEBYSER J. et WINNOCK E. - De l'âge tertiaire de la série salifère responsable des structures diapiriques en Méditerranée Occidentale (Nord-Est des Baléares) C.R. Acad. Sci., Série D, t. 271, n° 10, p. 812-815, 1970.

[168] PAUTOT G. - Structure sous marine du haut fond du Méjéan (Sud de Cannes) C.R. Ac. Sci. t. 265, n° 15, p. 1028-1030, 1967.

[169] PAUTOT G. - Etude géodynamique de la pente continentale au large de Cannes et Antibes. Bull. Soc. Géol. de Fr. série 7, T. X, n° 2, p. 253-260, 1968.

[170] PAUTOT G. - Etude géodynamique de la marge continentale au large de l'Estérel. Thèse de doctorat d'Etat ès-Sciences Naturelles. Faculté des Sciences de Paris, 1969.
[171] PAUTOT G. — La marge continentale au large de l'Estérel (France) et les mouvements verticaux pliocènes. *Marine Géophys. rés.*, Vol. 1, n° 1, p. 61-84, 1970.

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[173] REHAULT J. P. — Contribution à l'étude de la marge continentale au large d'Imperia et de la plaine abyssale. *Thèse 3ᵉ cycle*, Paris, 1968.

COTE D'IVOIRE ET GHANA

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[175] ARENS G., DELTEIL J.R., VALERY P., DAMOTTE B., MONTADERT L. et PATRIAT Ph. — Continental Margin off Ivory Coast and Ghana. (SCOR Symposium on the Geology of the East Atlantic Continental Margin, Cambridge, 1970).

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[176] BERTHOIS L., SCHLICH R. et PATRIAT P. — Carte bathymétrique du sud de l'Océan Indien. 1ᵉ éd. : *cahiers de l'I.P.G. Paris*, n° 26 ; 1968. 2ᵉ éd. : *Cahiers de l'I.P.G.*, Paris, suppl. à la note n° 26 ; 1969. 3ᵉ éd. : *Cahiers de l'I.P.G. Paris* ; 2ᵉ suppl. à la note n° 26 ; 1970.

[177] SCHLICH R. — Campagne océanographique 1968 dans le sud de l'Océan Indien, *Bull T.A.A.F.*, 45, p. 10-7, 1969.

[178] SCHLICH R. et PATRIAT P. — Profils magnétiques sur la dorsale médio-océanique "Indo-Pacifique" *Ann. Geophys.*, 23, p. 629-33, 1967.

[179] SCHLICH R. et PATRIAT P. — Observations sur les dorsales médio-océaniques de l'océan Indien. Communication à l'U.G.G.I., St Gall, 1967.

[180] SCHLICH R. et PATRIAT P. — Interprétation possible des données géophysiques recueillies sur la dorsale médio-indienne entre 20° et 40° sud. *C.R. Acad. Sci.* 266, p. 820-2, 1968.

[181] SCHLICH R. et PATRIAT P. — Structure de la dorsale Indo-Pacifique dans le secteur des Iles Saint-Paul et Amsterdam. Communication à l'Assemblée I.A.G.A., A.I.S.P.I.T., Madrid, 1969.
REGIME DES COTES ET OCEANOGRAPHIE ESTUARIENNE

R. BONNEFILLE

Laboratoire National d'hydraulique
6, quai Wattier - 78 - Chatou

De 1967 à 1970 les efforts des Océanographes, Géologues et Sédimen-
tologistes Français ont surtout porté sur l'étude des estuaires de la Gironde et de
la Seine et le développement de l'utilisation des radioisotopes pour l'étude du
régime des côtes et de la dynamique des estuaires.

L'Institut de Géologie du Bassin d'Aquitaine a entrepris l'étude des critères minéralogiques et géochimiques susceptibles de caractériser la sédimentation actuelle de l'estuaire de la Gironde [18, 19, 20]. Il s'est efforcé de définir les grandes étapes de la sédimentation de l'estuaire depuis la période pliocène. L'étude de l'origine des vases de Gironde a fait aussi l'objet d'étude du Laboratoire de Géologie Dynamique de la Sorbonne. L'estuaire de la Seine a été examiné du point de vue sédimentation grâce au gros travail de J. GERMANEAU [14] et du point de vue morphologique et hydrodynamique par C. LARSONNEUR et P. HOMMERIL [17, 21] Les deux estuaires ont de plus été étudiés du point de vue de leur aménagement hydraulique, d'une part sur modèle réduit physique et d'autre part sur modèle mathématique mis au point à cette occasion (Laboratoire National d'Hydraulique à Chatou et SOGREAH à Grenoble).

En connexion avec les études en nature des estuaires il faut signaler les
efforts du Laboratoire de Géologie Marine de l'Université de Paris, du Laboratoire
Central d'Hydraulique de France et du Laboratoire National d'Hydraulique dans la
connaissance des propriétés dynamiques des vases (vitesse de chute, tassement,
début de mouvement et mise en suspension). Ces travaux donneront lieu à de très
nombreuses publications dans les trois ans à venir. L'estuaire de la Loire et les
côtes voisines ont été le terrain d'investigation du Laboratoire de Géologie Marine
de la Faculté des Sciences de Nantes [1, 2, 27 à 30].

Ces trois dernières années ont vu se développer en France un effort
particulier dans le domaine de l'utilisation des traceurs radioactifs, surtout grâce à
l'activité du Commissariat à l'Energie Nucléaire [4 à 11, 25, 26, 33]. Signalons
particulièrement les points suivants :

- amélioration de la méthodologie : mise au point de procédés quantitatifs [10, 36] (méthode du nombre limité de grains, ou du bilan de comptage) et étude du marquage des sédiments pelitiques ;

- développement de capteurs nucléaires pour l'instrumentation sédimen-
tologique : telles que jauge d'épaisseur de vase, de mesure de turbidité [24]
(absorptiométrie X ou gamma, radioactivité naturelle), de mesure de densité
(carottes, sédiments en cours de tassement ou de pompage).
BIBLIOGRAPHIE

[1] ALLIX Y., MAHE J., MARCHAND J., MOULIN G. et OTTMANN F. - Contribution à l'étude géotechnique des vasières littorales. - Annales 1968 - 2ᵉ semestre. - E.N.S.M. Nantes - 1968.

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[16] HOMMERIL P. - Etude de géologie marine concernant le littoral Bas-Normand et la zone pré-littorale de l'archipel anglo-normand. *Thèse de Doctorat ès-Sciences*, Faculté des Sciences de Caen. Impr. par Fac. Sc. de Rouen, 304 p., 135 fig., 27 pl. phot., 1967.

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[18] KLINGEBIEL A. et LAPIERRE F. - Sur la répartition des sables recouvrant le plateau continental du Golfe de Gascogne. *C.R. Acad. Sc.*, 263, p. 1195-1198, 1966.

[19] LAPIERRE F. - Etude de la répartition des sédiments dans le Golfe de Gascogne. *Bull. I.G.B.A.*, n° 3, p. 93-126, 1967.

[20] LAPIERRE F. - Répartition des sédiments sur le plateau continental du Golfe de Gascogne. Intérêt des minéraux lourds. *Thèse*, Bordeaux, 1969.

[21] LARSONNEUR C. - Etude occidentale de la baie de Seine. *Cahiers Océanographiques*, XXI, 5, p. 439-468, 1969.

[22] LE GALL J. - La baie des Veys : caractères principaux de la sédimentation et faciès de dépôt. *Thèse de 3e cycle*, 2 t., 152 p., Faculté de Caen, 1970.

[23] LORIN J. - Etude sédimentologique de la partie orientale du pertuis Breton et de la baie de l'Aiguillon. *Thèse de 3e cycle Océanographie*, Bordeaux, 1970.

[24] MARTIN J.M. - Les jauges radioactives de turbidimétrie. *La Houille Blanche*, n° 6, 1970.

[25] MARTIN J.M. - Vibration des radioéléments naturels en sédimentologie. *La Houille Blanche*, n° 6, 1970.

[26] MARTIN J.M., MEYBECK M. et HEUZEL M. - A study of the dynamics of suspended water by means of natural radioactive traceurs : an application to the Gironde estuary. *Sedimentology*, 14, p. 27-32, 1970.

[27] OTTMANN F. - Etude des problèmes estuariens. Revue de Géographie Physique et de Géologie Dynamique (2), Vol. X, fasc. 4, p. 239-353, Paris 1968.

[28] OTTMANN F. - Les problèmes de carottage dans les vasières littorales. *Cahiers Océanographiques*, XX, p. 795-801, 1968.

[29] OTTMANN F., BARBAROUX L., MAHE A. et MOULIN G. - Etude sédimentologique, géochimique et géotechnique des vases estuariennes RCP 144. 1970, 111 pages. *Travaux du Laboratoire de Géologie Marine de Nantes*, Impr. par la Faculté des Sciences.

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LE NIVEAU MOYEN DES MERS EN EUROPE OCCIDENTALE

J.J. LEVALLOIS

Institut Géographique National

2, avenue Pasteur

94 - Saint-Mandé

Il était intéressant d'introduire les nouveaux résultats du Nivellement français IGN 1969, dans le réseau Européen unifié de nivellement, qui fournit un cadre d'amplitude suffisante pour exploiter les résultats au point de vue océanographique. On a donc procédé à une nouvelle compensation de celui-ci. Nous donnons ci-dessous le tableau comparatif des deux résultats.

<table><thead><tr><th>Marégraphe</th><th>REUN 1970</th><th>REUN 1957</th><th>Marégraphe</th><th>REUN 1970</th><th>REUN 1957</th></tr></thead><tbody><tr><td>Tromsö</td><td>- 0.117</td><td>- 0.110</td><td>La Palice</td><td>- 0.164</td><td>+ 0.005</td></tr><tr><td>Narvik</td><td>- 0.017</td><td>- 0.010</td><td>St-Jean-de-Luz</td><td>- 0.229</td><td>+ 0.140</td></tr><tr><td>Heimsjo</td><td>- 0.084</td><td>- 0.077</td><td>Vigo</td><td>- 0.118</td><td>+ 0.261</td></tr><tr><td>Bergen</td><td>- 0.066</td><td>- 0.059</td><td>Cascais</td><td>- 0.237</td><td>+ 0.140</td></tr><tr><td>Tregde</td><td>- 0.120</td><td>- 0.113</td><td>Cadix</td><td>- 0.194</td><td>+ 0.184</td></tr><tr><td>Nevlungshavn</td><td>- 0.068</td><td>- 0.061</td><td>Méditerranée</td><td></td><td>-</td></tr><tr><td>Smogen</td><td>- 0.083</td><td>- 0.076</td><td>Malaga</td><td>- 0.347</td><td>+ 0.031</td></tr><tr><td>Esberg</td><td>- 0.044</td><td>- 0.037</td><td>Alicante</td><td>- 0.410</td><td>- 0.032</td></tr><tr><td>Cuxhaven</td><td>+ 0.021</td><td>+ 0.028</td><td>Port-Vendre</td><td>- 0.514</td><td>- 0.219</td></tr><tr><td>Den Helder</td><td>- 0.090</td><td>- 0.089</td><td>Marseille</td><td>- 0.390</td><td>- 0.170</td></tr><tr><td>Ostende</td><td>- 0.116</td><td>- 0.145</td><td>Nice</td><td>- 0.471</td><td>*</td></tr><tr><td>Dunkerque</td><td>- 0.072</td><td>*</td><td>Monaco</td><td>- 0.396</td><td>*</td></tr><tr><td>Dieppe</td><td>- 0.192</td><td>*</td><td>Genova</td><td>- 0.381</td><td>- 0.329</td></tr><tr><td>Le Havre</td><td>- 0.111</td><td>*</td><td>Venise</td><td>- 0.329</td><td>- 0.291</td></tr><tr><td>Cherbourg</td><td>- 0.169</td><td>*</td><td>Trieste</td><td>- 0.365</td><td>- 0.350</td></tr><tr><td>Brest</td><td>- 0.089</td><td>- 0.015</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>St-Nazaire</td><td>- 0.179</td><td>*</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

(Altitudes référées au zéro européen d'Amsterdam choisi pour origine du niveau des mers dans le REUN) [1].

La comparaison entre les valeurs 1957 et 1970 est fort intéressante, on constate en particulier :

- que le niveau moyen de la Méditerranée est pratiquement constant et voisin de - 40 centimètres, de Malaga à Trieste, sauf à Port Vendre (médiatrice).

- qu'il existe une dénivelée de l'ordre de 25 à 30 centimètres entre la région de Lisbonne et Malaga.
— que le niveau océanique varie relativement peu et accuse une très légère pente ascendante vers le Nord, passant de — 20 cm environ dans la région de Cadix à — 7 cm dans la région du Cap Nord.

Les deux premiers résultats sont à rapprocher de ceux obtenus par M. LACOMBE dans une étude parue en 1959. [2].

On constate qu'il y a très étroite parenté, aux fluctuations près dans le détroit de Gibraltar, entre le profil marin Brest-Gènes qu'il calcule par nivellement stérique et niveau moyen donné par le REUN 1970.

2) La montée progressive du niveau océanique depuis le détroit de Gibraltar jusqu'à Cuxhaven pourrait n'être qu'un phénomène apparent, imputable uniquement aux erreurs systématiques des nivellements considérés, mais les travaux des océanographes donnent une explication qui cadre bien avec les résultats obtenus dans le REUN, 1970.

### Concordance avec l'océanographie

On a déjà vu que les altitudes REUN 1970 s'accordaient bien avec le profil océanographique obtenu par LACOMBE entre Brest et Gènes par Gibraltar en nivellement "stérique".

D'autre J. R. ROSSITER a montré [3] qu'il existait vraisemblablement une pente positive vers le Nord, due au gradient de la pression atmosphérique le long de la côte océanographique.

On peut extraire de son travail les résultats suivants que l'on a comparés à ceux que donnerait le REUN 1970 en fixant le zéro au Havre pour le faire coïncider avec l'isobare origine choisie par ROSSITER.

<table><thead><tr><th></th><th>Rossiter</th><th>REUN 1970</th></tr></thead><tbody><tr><td>Brest</td><td>- 2 cm</td><td>- 2 cm</td></tr><tr><td>Le Havre</td><td>0 cm</td><td>0 cm</td></tr><tr><td>Dunkerque</td><td>+ 2 cm</td><td>+ 2 cm</td></tr><tr><td>Le Helder</td><td>+ 7 cm</td><td>+ 7 cm</td></tr><tr><td>Cuxhaven</td><td>+ 12 cm</td><td>+ 10 cm</td></tr><tr><td>Tregde</td><td>+ 5 cm</td><td>+ 3 cm</td></tr><tr><td>Bergen</td><td>+ 12 cm</td><td>+ 5 cm</td></tr><tr><td>Narvik</td><td>+ 16 cm</td><td>+ 8 cm</td></tr></tbody></table>

La coïncidence est, on le voit, fort correcte jusqu'à la côte norvégienne, malheureusement le travail de ROSSITER ne concerne pas la côte Atlantique Sud (France et Espagne) et ne peut y être extrapolé, il n'en demeure pas moins que REUN 70 et travaux de ROSSITER sont en très bon accord qualitatif.

L'auteur de la présente communication croit en définitive pouvoir proposer quelques conclusions :

1) Contrairement à l'opinion émise autrefois par Ch. LALLEMAND, il existe une dénivelée certaine entre Océan et Méditerranée, elle atteint une trentaine de centimètres.
2) La pente ascendante observée vers le Nord dans REUN 1970 le long des côtes océaniques peut avoir deux causes :

a) elle pourrait être due à une erreur systématique des nivellements utilisés, ce qui est en contradiction avec l'excellente fermeture d'une maille Marseille, Ostende, Cuxhaven, Trieste, Gènes, Marseille (+ 8 cm).

b) mais elle coïncide presque parfaitement de Brest à Tregde avec un phénomène prévu par J. ROSSITER, dû au gradient de la pression atmosphérique et à l'influence des vents. Cette explication est séduisante.

Il en résulte qu'il est possible d'assujettir dans une compensation les nivellements nationaux aux altitudes des marégraphes, telles que les océanographes savent les définir en faisant intervenir tous les facteurs physiques dont ils savent tenir compte (densité, variation de pression, vents, etc...).

## Remarques sur les niveaux marégraphiques

Depuis 1955 un effort a été fait en France pour installer des marégraphes plus nombreux et pour perfectionner les médimarémètres. Sont entrés en action, les marégraphes de Dunkerque (1956) Dieppe (1958) Le Havre (1956) Cherbourg (1956) St-Nazaire (1956) Monaco (1956) Nice (1956) et quelques marégraphes au voisinage de Marseille : Port de Bouc, Martigues.

Une étude de l'ensemble de ces marégraphes et de quelques médimarémètres est pleine d'intérêt. On a constaté que les graphiques des marégraphes relativement voisins présentaient des analogies parfois poussées et l'on s'est proposé de définir leur corrélation sur une même période de temps ; elle se manifeste par une parenté dans l'allure des courbes ou plutôt des points représentatifs en fonction du temps. Dans ce but, on a calculé chaque relevé marégraphique l'ordonnée moyenne correspondant à l'intervalle de temps étudié, soit $\bar{x}$ cette ordonnée :

- on fait les opérations $x_i - \bar{x}$ ordonnée du marégraphe n° 1

$y_i - \bar{y}$ ordonnée du marégraphe n° 2

le coefficient de corrélation est donné par l'expression de définition :

$$r (x, y) = \frac{\sum (x_i - \bar{x}) (y_i - \bar{y})}{\sqrt{(x_i - \bar{x})^2 (y_i - \bar{y})^2}}$$

On obtient ainsi :

<table><thead><tr><th></th><th>Dunkerque</th><th>Le Havre</th><th>Cherbourg</th><th>Brest</th><th>St-Nazaire</th><th>St-Jean-de-Luz</th></tr></thead><tbody><tr><th>Dunkerque</th><td>1</td><td>+0,76</td><td>+0,18</td><td>+0,59</td><td>+0,43</td><td>+0,28</td></tr><tr><th>Le Havre</th><td></td><td>1</td><td>+0,35</td><td>+0,35</td><td>+0,78</td><td>+0,21</td></tr><tr><th>Cherbourg</th><td></td><td></td><td>1</td><td>+0,37</td><td>+0,38</td><td>+0,32</td></tr><tr><th>Brest</th><td></td><td></td><td></td><td>1</td><td>+0,60</td><td>+0,41</td></tr><tr><th>St-Nazaire</th><td></td><td></td><td></td><td></td><td>1</td><td>+0,49</td></tr><tr><th>St-Jean-de-Luz</th><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>1</td></tr></tbody></table>
## Corrélation à court et à long terme

La corrélation entre les marégraphes que nous venons d'étudier pourrait être qualifiée de corrélation à court terme, (14 ans) mais il peut exister une corrélation qui, insignifiante à court terme, serait significative sur une longue durée, par exemple lorsqu'il existe un mouvement relatif du niveau marin sur une côte donnée : c'est ainsi que le coefficient de corrélations entre Marseille et Brest est faible et non significatif à court terme, alors qu'il s'élève à + 0.80 ± 0,05 à long terme.

Il semble logique de supposer que la corrélation à court terme dénote des régimes océanographiques analogues, alors que la corrélation à long terme correspond à des faits géologiques relatifs entre niveau marin et continent – même s'il n'y a pas de corrélation à court terme.

On peut donc parler de corrélation à long terme positive entre le niveau marin en Méditerranée et celui de la côte de l'Atlantique, et d'une manière générale les marégraphes français décèlent une transgression marine du même ordre de grandeur. On trouve par le calcul, en moyenne en centimètres par siècle :

<table><thead><tr><th>La Ciotat</th><th>Marseille</th><th>Port Vendres</th><th>St-Jean-de-Luz</th><th>Brest</th></tr></thead><tbody><tr><td>+ 18</td><td>+ 18</td><td>+ 13</td><td>+ 18</td><td>+ 20</td></tr></tbody></table>

On peut donc en conclure en parfait accord avec J. ROSSITER qu'il y a tendance actuelle à montée marine sur toutes les côtes de France ; la question est de savoir s'il s'agit réellement d'un phénomène séculaire ; dans ce cas, ne serait-ce pas un contre-coup de la montée continentale du bouclier Finno-Scandinave avec basculement du bloc Européen autour d'une ligne passant vers le Sud de la Baltique ?

Les valeurs obtenues ci-dessus sont à peu près identiques à celles que donne J.R. ROSSITER pour Brest et Marseille, et l'on notera que dans le même travail [3] le même auteur indique au Portugal :

Cascaïs + 16 cm par siècle

Lagos + 11 cm par siècle

et à Trieste en Italie + 14 cm par siècle ; il s'agit donc bien d'un mouvement de grande envergure et de grande étendue, mais il est difficile d'étendre cette étude à la Corse ou à l'Afrique du Nord, dont les médimarémètres donnent des indications malheureusement très douteuses, cependant les médimarémètres d'Oran, de Bône et surtout de Sousse et de Sfax donnent des indications du même type et du même ordre de grandeur.

## BIBLIOGRAPHIE

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PRODUCTION PRIMAIRE ET DISTRIBUTION
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L'HYDROLOGIE DE LA MEDITERRANEE OCCIDENTALE

B. COSTE (*), J. GOSTAN (**), G. JACQUES (***), H.J. MINAS (*), et P. NIVAL (**)

La production de matière organique par activité photosynthétique des organismes autotrophes dans les diverses régions océaniques est sous la dépendance directe d'apports nutritifs dans la couche euphotique. Depuis fort longtemps, on attribuait un caractère oligotrophe à l'ensemble de la Méditerranée (expéditions océanographiques du début du siècle).

Une première étude approfondie de la distribution des sels nutritifs dans les eaux de l'ensemble du bassin méditerranéen par Mc GILL au cours de missions américaines avait permis de classer les différentes régions selon le niveau de concentration de sels nutritifs (phosphates, nitrates, silicates) qui est très faible et diminue d'Est en Ouest.

Par ailleurs, les nombreux travaux des océanographes français sur l'hydrologie et la dynamique dans la partie septentrionale du bassin occidental ont fait ressortir la particularité de convections verticales des masses d'eau en hiver, déclenchées par l'augmentation de la densité des eaux superficielles. Au cours de certains hivers "froids" le mélange vertical peut atteindre la totalité de la colonne d'eau.

De tels phénomènes ont une conséquence directe sur les bilans de production organique car la cyclose verticale entraîne un apport de sels nutritifs dans la zone euphotique, qui ensuite sont consommés par les producteurs autotrophes.

Les chercheurs de plusieurs laboratoires méditerranéens français ont entrepris dans les dix dernières années des études régulières sur la distribution des sels nutritifs, la biomasse phytoplanctonique et les taux de production en particulier dans le bassin nord occidental, études menées simultanément avec examen des conditions hydrologiques.

— Durant l'été la surface de l'isoplèthe 0,10 µ atg/L P-PO₄ se situe dans la zone littorale en dessous de la zone euphotique alors que dans la zone centrale de divergence, elle se situe en dessus (structure en dôme). Cette structure explique un meilleur développement planctonique dans la zone de divergence en été (GOSTAN et NIVAL, 1967 ; GOSTAN, 1968). Par ailleurs, pour la première fois, il a été mis en évidence l'apparition de sels nutritifs dans la couche superficielle de la Mer de Ligurie. Ce phénomène est lié aux mélanges verticaux des masses d'eau dus aux conditions hydrologiques hivernales dans une zone de circulation essentiellement de type cyclonique (GOSTAN et NIVAL, 1963).

<footnote>* Station Marine d'Endoume, Marseille.</footnote>

<footnote>** Station zoologique, Villefranche-sur-mer.</footnote>

<footnote>*** Laboratoire Arago, Banyuls-sur-mer.</footnote>
Une étude du cycle annuel de la production a été effectuée aux principales périodes saisonnières sur la Bouée Laboratoire en 1964. On a montré que le bilan de production annuel est du même ordre de grandeur que ceux obtenus dans la région littorale ; par contre la fraction de "production nouvelle" basée sur une consommation de sels nutritifs d'origine profonde est nettement supérieure dans la zone de divergence que dans les eaux côtières (MINAS, 1968). Ceci est également confirmé par la distribution de l'oxygène dans la zone euphotique. Une partie de l'oxygène du maximum subsuperficiel estival est d'origine photosynthétique (GOSTAN, 1968 ; MINAS, 1970 ; MINAS et BLANC, 1970).

Avec la mise en service du N.O. "Jean Charcot" en 1966, les biologistes du plancton ont pu réaliser un programme de recherches en haute mer, grâce à des participations à des missions d'hydrologie d'hiver entreprises par le Laboratoire d'Océanographie Physique du Museum National d'Histoire Naturelle de Paris.

### Mission Hydromède I (12 février-15 mars 1966)

Le caractère oligotrophe des eaux d'origine atlantique a été mis en évidence le long des côtes occidentales de la Corse et de la Sardaigne (production environ 100 mg C/m²/j).

La deuxième partie de cette mission a permis de cartographier la distribution des taux de production, des pigments et des populations de phytoplancton dans le Golfe du Lion, et de montrer la fertilisation des eaux superficielles par les apports nutritifs rhodaniens (COSTE et MINAS, 1967 et 1968, JACQUES, 1970).

### Mission Gibraltar I (7 avril-12 mai 1967)

L'eau méditerranéenne sortante, en profondeur, peut être suivie tout au long de son écoulement dans le Golfe de Cadix par sa teneur en sels nutritifs. L'évaluation du bilan amène à la conclusion que l'eau méditerranéenne sortante a une concentration constante de 0,35 µ atg/L P-PO⁴ et que l'eau atlantique a une concentration en phosphore égale à 0.33 µ atg/L dont une grande partie est sous forme organique. Les apports nutritifs d'origine fluviale sont quantitativement d'importance secondaire (COSTE, 1969).

### Mission Hydromède II (12 février-18 mars 1968) : seuil sicilotunisien, Canal de Sadaigne et de Sicile.

La concentration des sels nutritifs dans l'eau intermédiaire au niveau du Canal de Sicile n'est pas constante ; elle varie linéairement avec sa température et sa teneur en oxygène dissous. Dans le Canal de Sardaigne, la diffusion verticale turbulente des phosphates et des nitrates entraîne un enrichissement de la couche euphotique. Le calcul de la fraction de phosphore et d'azote minéralisés au sein de l'eau intermédiaire dans le Canal de Sardaigne depuis son passage sur le seuil de Sicile permet de suivre un certain "vieillissement" de ces eaux et montre qu'il existe une fraction de phosphore et d'azote sous forme organique qui pourra être minéralisée ultérieurement. (COSTE, 1970).

Une étude de répartition des taux de production superficiels et une étude écologique des Silicoflagellés (COSTE, MINAS et NIVAL, 1969) ont été également faites durant cette mission. On arrive à la conclusion que la production
organique est du même ordre de grandeur que celle mesurée le long des côtes occidentales corso-sardes.

*

*

*

Sur la base de l'ensemble des résultats antérieurs, il est apparu nécessaire d'approfondir la connaissance de la dynamique de la production induite par les mélanges verticaux pour l'ensemble du bassin nord-occidental, et particulièrement de localiser et délimiter les zones affectées par le mélange au moyen d'une étude de distribution des paramètres biologiques.

Les missions Médiprod I (1-14 mars et 3-17 avril 1969) et Médiprod II (16-28 mars 1970) à bord du "Jean Charcot" regroupant des chercheurs de plusieurs laboratoires appartenant à diverses disciplines concernées par les problèmes de production phyto et zooplanctoniques ont été entreprises dans ce but.

Lors de la mission Médiprod I, un réseau dense de stations, couvrant les zones de mélange actif telles qu'elles avaient été détectées par les divers navires engagés dans l'opération MEDOC, a été effectué à deux reprises à un mois d'intervalle. La situation générale peut être résumée de la façon suivante :

### 1ère partie

On reconnait trois secteurs principaux :

— les zones de mélange actif. Elles occupent une surface importante à l'ouest du 6°E et sont caractérisées par le mélange des eaux des trois couches, superficielle, intermédiaire et profonde. En surface on note :

1) L'apparation de concentrations maximales de phosphates et nitrates.

2) Une production et une biomasse phyto et zooplanctonique faible (inhibition du développement planctonique par l'instabilité)

3) Une transparence maximale des eaux.

— La zone recouverte par des eaux détachées du courant atlantique depuis plus ou moins longtemps et situées principalement à la périphérie du bassin. Leur concentration en sels nutritifs est faible par suite de l'isolement des eaux sous-jacentes (stabilité relativement élevée). La production et les biomasses sont faibles.

— Les zones intermédiaires. Elles sont les plus productives bénéficiant des caractères favorables à la production (sels nutritifs et stabilité) provenant des deux zones précédentes.

### 2ème partie.

Les eaux atlantiques gardent un caractère identique à celui de la première partie. Par contre, la stabilisation des eaux superficielles sous l'effet du réchauffement printanier, provoque une poussée planctonique dans les zones où le mélange a apporté des sels nutritifs. Des valeurs de production et de biomasses phytoplanctoniques très élevées (production 1,5 gC/m²/j et chlor. a 2 µg/L), jamais enregistrées auparavant en Méditerranée, ont été mesurées.
## Conclusions

L'ensemble des résultats obtenus au cours des dix dernières années a permis de dégager les principales caractéristiques de l'écosystème de la production organique primaire dans le bassin occidental de la Méditerranée, plus particulièrement pour les zones non côtières, très peu connu jusque là. Contrairement à la conception initiale d'oligotrophie générale attribuée à la Méditerranée, des zones de poussée planctonique printanière intense existent dans le Nord du Bassin Occidental. Cette position privilégiée par rapport au reste de la Méditerranée est la conséquence directe des mélanges verticaux hivernaux assurant l'enrichissement en sels nutritifs de la couche euphotique. L'eutrophisation est relativement élevée compte tenu des eaux méditerranéennes potentiellement peu fertiles.

L'existence d'un tel champ d'investigation à proximité immédiate de nos côtes présente un excellent modèle pour l'étude in situ de phénomènes liés à la dynamique de la production.

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# HYDROLOGIE ET DYNAMIQUE DE LA MEDITERRANEE

H. LACOMBE

Professeur au Muséum National d'Histoire Naturelle
Laboratoire d'Océanographie Physique
43, rue Cuvier
75 - Paris (5 e )

Les campagnes à la mer et les travaux de laboratoire portant sur la Méditerranée et effectués depuis le début de 1967 ont tendu, en général, à la solution de certains problèmes antérieurement étudiés. Parmi ceux-ci, il convient de noter :

- d'une part, le problème de la formation des eaux profondes en Méditerranée Occidentale Nord ;

- d'autre part, le régime d'écoulement sur certains seuils sous-marins, notamment les seuils des Détroits de Gibraltar et de Sicile et certains seuils de la Mer Egée.

## I - FORMATION DES EAUX PROFONDES EN MEDITERRANEE OCCIDENTALE

Outre la publication des données collectées par l""Origny" pendant le rigoureux hiver 1962-1963 (VICARIOT, 1967), les études de GOSTAN (1967 a, b, c, d, 1968), de BOUGIS (1968) et de MINAS (1968) apportent de nombreux éléments sur l'hydrologie et la dynamique de la zone marine comprise entre la France Continentale et la Corse. L'une d'elles (GOSTAN 1967 b), comparant les conditions climatiques hivernales en 1963 et 1964, analyse le régime rigoureux qui a prévalu en 1963 et ses effets sur les conditions hydrologiques : la structure à trois couches s'est effacée dans les stations voisines du milieu de la ligne Nice-Calvi, où la masse "quasi-homogène" occupait toute l'épaisseur d'eau. Ces conditions sont évidemment à rapprocher de celles qu'a trouvées l""Origny" en janvier-mars 1963 sur le 6ᵉ méridien Est (LACOMBE, TCHERNIA, PELUCHON, 1969) ; à l'époque des mesures de GOSTAN (mars 1963), l'eau y était homogène en densité à environ ± 1.10⁻⁵ en densité sur toute l'épaisseur d'eau (2 500 m) entre les latitudes 41°40' et 42°40' environ. Au contraire, en 1964, sur la ligne Nice-Calvi surveillée par GOSTAN (1967 b), l'hiver beaucoup moins froid que celui de 1963 n'a provoqué d'homogénéisation que sur une centaine de mètres d'épaisseur vers le milieu du segment étudié Nice-Calvi.

Ces études des conditions hivernales entraînant formation des eaux profondes ont été reprises en 1969 et 1970.
Opération MEDOC 69 et 70

De janvier à mars 1969, le "Jean Charcot", l"Origny" et la Bouée Laboratoire, les navires britanniques "Hydra" et "Discovery", le navire américain "Atlantis II", le navire italien "Bannock", ont opéré pour localiser la région de formation d'eau profonde et étudier en détail les mécanismes qui s'y déroulent. La présence simultanée de plusieurs plates-formes a permis d'acquérir une vue quasi-synoptique de la situation

Celle-ci a évolué en 3 phases (MEDOC Group, 1970):

- la première, phase "préparatoire", au cours de laquelle le refroidissement hivernal des eaux voisines de la surface réduit la stabilité de la stratification de la densité marine, particulièrement dans la partie centrale du circuit cyclonique décrit par les eaux au large de la côte méridionale française et située à 60 ou 80 milles de cette côte;

- ensuite, une phase "violente" de mélange vertical, suscitée par des vents d'WNW à N de 35 à 40 nœuds qui ont soufflé sans interruption au début de février 1969 pendant six jours : alors eut lieu une homogénéisation des eaux sur une épaisseur de 1 500 m, $S = 38.44$, $T_{pot} = 12°86$. Des indices d'homogénéisation moins profonde existaient dans la région, dans la gamme $12°78 C - 38,42$ 0/00 à $12°90 - 38.45$ 0/00. La zone intéressée par ces phénomènes de mélange en couche épaisse est centrée sur le point $42° N-5°E$ et a une forme allongée dans le sens Est-Ouest : 60 milles environ sur 40 milles dans le sens Nord-Sud;

- la dernière phase eut lieu après cessation temporaire des vents violents : c'est une phase de plongée, d'extension et de fractionnement des poches d'eau intéressées par l'homogénéisation ; une hydrologie de précision permet de suivre le processus et de distinguer cette eau hivernale "nouvelle" de l'eau profonde formée au cours de l'hiver précédent, car la température de celle-ci est légèrement inférieure à celle de l'eau "nouvelle". Des océanographes américains à bord de l"Atlantis II" (VOORHIS et WEBB, 1970) ont enregistré, avec leur flotteur de mesure des vitesses fluides verticales, des vitesses de plus de 2 cm/sec.

La séquence des phases montre l'influence considérable et rapide des vents sur le processus d'homogénéisation profonde des eaux et donc sur la formation des eaux profondes ; l'hiver 1969 fut caractérisé par des vents violents qui ont, apparemment, des conséquences analogues, au point de vue des processus déclenchés en mer, à ceux des grands froids tels que ceux de l'hiver 1963, caractérisé par des vents faibles.

L'étude du phénomène en cause aux environs de $5°E$ a été complétée par des opérations situées plus à l'Est, en Mer Ligure, où des couches superficielles homogènes ont été aussi trouvées, mais moins épaisses (500 m) et formées d'une eau plus chaude et plus salée que par $5°E$.

A la même saison, en 1970, une campagne anlogue eut lieu avec participation du "Jean Charcot", de l"Origny", de la Bouée Laboratoire et du navire britannique "Discovery". L'exploitation préliminaire des résultats montre que le centre de la zone de formation était, en 1970, quelque peu plus à l'Ouest qu'en 1969 ($4°40'E$) mais sensiblement à la même latitude.
Après leurs essais sur l""Atlantis II" en 1969, les océanographes américains VOORHIS et WEBB ont utilisé à bord du "Jean Charcot" une version de leur appareil de mesures des vitesses verticales, à enregistrement interne (WEBB, DORSON, VOORHIS, 1970) et obtenu des vitesses beaucoup plus élevées encore qu'en 1969. D'autre part, l'emploi à bord par A. GILMOUR, de l'Institut Océanographique de Nouvelle-Zélande, de son "bathythermographe abyssal" ouvre la voie à l'étude très fine de la structure thermique dans les couches profondes.

Les mesures de 1970 sont en cours de dépouillement.

## II - REGIME D'ECOULEMENT SUR LES SEUILS

Les études sur ce problème résultent d'observations faites dans la région du Détroit de Gibraltar et dans ses abords Ouest (HENROTTE-BOIS, 1969, LACOMBE 1969), dans la région du Canal de Sardaigne et du Détroit de Sicile et, enfin, dans certains secteurs de Méditerranée Orientale.

### a) Région du Détroit de Gibraltar

Les observations effectuées au cours d'une campagne du "Jean Charcot" en avril-mai 1967 (LACOMBE, MADELAIN, GASCARD, 1968 et Laboratoire d'Océanographie Physique du Muséum, 1970) ont permis à F. MADELAIN (1970) de préciser les trajets d'écoulement d'eau méditerranéenne entre la partie Ouest du Détroit de Gibraltar et les abords du Cap Saint-Vincent. Tant que la veine fluide en cause demeure au voisinage du fond, c'est-à-dire tant que sa densité reste supérieure à celle de l'eau atlantique à la même immersion, elle garde nettement son individualité, en raison précisément de son excès de densité (2.10⁻³ environ) vis-à-vis de l'eau immédiatement située au-dessus d'elle et malgré les courants relativement élevés qui y règnent (2 nœuds par 6°40'E). Ensuite, après qu'elle ait atteint des fonds de l'ordre de 1 000 m et subi des mélanges essentiellement latéraux, elle tend à décoller du fond et elle se mélange avec les couches sousjacentes, principalement,, où le gradient vertical de densité est faible. Le maximum de salinité qui caractérise la veine se rencontre sur le fond dans la première phase de l'écoulement, puis, après qu'elle ait quitté le fond, sur une vaste nappe à environ 1 100 m d'immersion. Le trajet suivi par la veine est notablement influencé par des reliefs relativement peu importants où la sédimentation semble conditionnée par l'écoulement même. MADELAIN a montré que la veine unique "canalisée" par un petit relief et par la force de Coriolis contre le talus continental ibérique se divise en plusieurs autres, en empruntant diverses vallées sous-marines qui amènent l'eau vers les grandes profondeurs 1 000-1 100 m. La diversité des trajets et des conditions de mélange rencontrées par ces veines explique que, dans la région du Cap Saint-Vincent notamment, il existe plusieurs couches séparées, marquées chacune par l'effet méditerranéen.

Les études de B. COSTE (1969) ont contribué à la connaissance des échanges chimiques à travers le Détroit et ceux de MELIERES, NESTEROFF et LANCELOT (1970) à la sédimentation dans le secteur. Leurs équipes avaient participé à la même campagne du "Jean Charcot".
b) Régions du Canal de Sardaigne et du Détroit de Sicile

En 1965, 1966 et 1967, l'équipe du Laboratoire d'Océanographie Physi-
que de la Faculté des Sciences de Paris (1969), à bord de la "Calypso" puis de
l"Amalthée" (armées par le C.N.R.S.) a étudié l'hydrologie et la dynamique
de la région de profondeurs relativement faibles située entre la Sicile, les îles de
Malte et Lampedusa et le Canal de Sicile proprement dit. A. MOREL (sous presse)
a montré que le relief complexe de cette zone avait une notable influence sur
l'hydrologie marine et, plus particulièrement, certaines dépressions dont la profon-
deur dépasse 1 000 m ; celles-ci constituent en définitive des pièges pour l'eau
levantine et des bassins relais entre bassins Oriental et Occidental de la Méditerra-
née. Une évolution des flux d'eau échangés entre ceux-ci, fondée en partie sur le
bilan d'eau de J. TIXERONT (1970), conduit à des flux de l'ordre de 10⁶ m³/sec,
du même ordre que celui qui est échangé par le Détroit de Gibraltar.

Le relief complexe du fond et, notamment, les deux passages relativement
très étroits qui constituent le "seuil" entre les bassins méditerranéens, jouent le
plus grand rôle dans le franchissement de ce seuil par l'eau levantine.

Au Nord-Ouest du seuil et dans le Canal de Sardaigne, à bord de
l"Amalthée" en février-mars 1967 (armée par le C.N.R.S.) et du "Jean Charcot"
en février-mars 1968, deux campagnes se sont déroulées du Détroit de Sicile
au Canal de Sardaigne, en vue d'examiner l'écoulement d'eau levantine sur le
seuil silico-tunisien et les modalités de la séparation de la nappe levantine en
deux veines entre l'Est (longitude 9°35'E) et l'Ouest (8° E) du Canal de Sardaigne.
La scission a lieu aux environs de 9° E : la veine septentrionale contourne le talus
continental sarde, où elle est animée de vitesses de l'ordre de 10 cm/sec ; dans la
veine Sud, par 8°20'E, le courant porte au SW à des vitesses de 3 à 6 cm/sec. Il
faut ajouter que la structure hydrologique verticale, décelée à la bathysonde,
semble plus heurtée dans la veine Sud que dans la veine Nord. Aucune cause nette
de la scission en veines n'est encore apparue. Les mesures sont en cours
d'exploitation.

c) Dans les régions de la Mer Egée et des îles de Rhodes et Chypre, une équipe restreinte du même laboratoire a fait, d'une part à bord du "Jean Charcot" (sept. 1967), d'autre part à bord de la frégate turque "Carsamba", des mesures d'hydrologie et de courants, notamment sur divers seuils. S'il semble qu'au voisinage immédiat du fond les courants dans les Détroits du SE de la Mer Egée soient sortants (quelques cm/sec), il ne semble pas en être de même dans le chenal au NW de la Crête. Près de la surface, on a trouvé en août-septembre des courants sortant de la Mer Egée (30 à 40 cm/sec), sauf dans le chenal de Rhodes. Au large de la Région Crète-Chypre, les courants proches de la surface sont variables selon les lieux (10 à 20 cm/sec), surtout en direction. En profondeur (quelques centaines de mètres), ils sont faibles (2 à 3 cm/sec). Dans le Canal de Chypre, il semble exister d'importants tourbillons.
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# GENESE ET EVOLUTION DES RECIFS CORALLIENS DU PACIFIQUE SUD

## A. GUILCHER

Université de Paris
Institut de Géographie
191, rue Saint-Jacques 75 - Paris (5 e)

Depuis le rapport à la XIVe Assemblée Générale de l'U G G I, de nouvelles investigations ont été faites et publiées en France sur les récifs coralliens du Pacifique Sud. Elles concernent, d'une part, la Mélanésie française, d'autre part la Polynésie française.

### 1 - MELANESIE FRANCAISE

Il s'agit de la suite de la parution des résultats de la Mission SINGER-POLI-GNAC sur les récifs de la Nouvelle-Calédonie et des îles Loyauté.

L'atoll émergé de Maré (Loyauté) a été étudié par CHEVALIER : il en décrit l'évolution probable, qui paraît avoir été très complexe. Le soubassement volcanique, qui affleure au fond de l'ancien lagon, a un âge d'environ 29 millions d'années. Après avoir été récif-barrière et atoll, Maré a été, d'après CHEVALIER, tronqué lors d'un bas niveau marin quaternaire ; sa couronne a ensuite été édifiée, puis, après des déformations tectoniques, ont été crées des encoches coralliennes périphériques superposées.

Un forage, implanté dans la barrière entourant la Nouvelle-Calédonie sur un îlot situé à l'entrée de la baie de Saint-Vincent, a atteint le substratum à 226 m sous le niveau de la mer (AVIAS et COUDRAY). On a observé deux niveaux coralliens construits (entre 11 et 66 m, et entre 87 et 122 m), séparés par un niveau littoral (sables calcaires, partiellement éoliens), une ou des récurrences de coraux dans les dépôts inférieurs, et enfin une brèche de base qui témoignede remaniement d'un récif ancien. L'âge absolu des différents niveaux n'a pas encore été déterminé ou du moins pas encore publié.

### 2 - POLYNESIE FRANCAISE

A) Pour la partie Ouest de la Polynésie française, ce sont des résultats d'une mission d'études qui a opéré en 1963 et 1965 (GUILCHER ; GUILCHER et al.) à l'atoll de Mopelia, au récif-barrière et au lagon de Bora-Bora, et en quelques autres récifs et lagons de comparaison (Tahiti, Scilly, Tuamotu occidentales). Les principaux de ces résultats ont été les suivants :

Mopelia, et probablement aussi Bora-Bora, incluent un vieux récif légèrement émergé en position de croissance, qui est d'âge holocène (3450 B P à Mopelia). A Rangiroa (Tuamotu), le récif émergé est, au contraire, pléistocène.
On a pu déterminer le processus de renouvellement de l'eau des lagons. Ce renouvellement est lié, tant aux îles de la Société qu'aux Tuamotu, aux périodes de forte houle d'origine lointaine (Océan Austral), qui empilent de l'eau océanique par-dessus les récifs dans les lagons et provoquent un brassage.

Dans les lagons de récifs-barrières (Tahiti, Bora-Bora), le rapport entre les fractions terrigène et organogène des sédiments dépend du rapport entre les superficies des îles centrales coralliennes et celles des lagons. Ce résultat découle aussi en partie de données recueillies antérieurement par la même équipe en Nouvelle-Calédonie et à Mayotte (Comores).

B) Dans la partie est de la Polynésie française, les expériences nucléaires entreprises à l'atoll de Mururoa ont été l'occasion, comme l'avaient été antérieurement les tirs américains à l'atoll de Bikini, d'une étude détaillée et pluridisciplinaire par une équipe de naturalistes et de géophysiciens travaillant sous l'édige des autorités dirigeant le champ de tir.

En ce qui concerne l'infrastructure de l'atoll (LABEYRIE et al. ; LALOU et al. ; CHAUVEAU et al. ; DENEUFBOURG ; FONTES et al.), le socle basaltique a été atteint en deux grands forages, à 415 et 438 m, et daté de 7 à 8 millions d'années (Pliocène) ; le corail édifié pendant le dernier grand interglaciaire (100 000 à 150 000 ans) se trouve entre – 6 et – 20 m ; il a été suivi et précédé par des périodes d'émersion durant les glaciations ; un autre interglaciaire a précédé, et se trouve plus bas que 20 m ; la subsidence de l'édifice a dû se combiner aux oscillations eustatiques du niveau marin. D'autre part, on trouve, à la base des formations proprement coralliennes, une alternance de galets de plage et de coulées basaltiques, qui montre quelles ont été la situation et l'évolution avant que Mururoa ne devînt, par subsidence, un atoll. Ceci résulte d'une continuation du forage jusqu'à 160 m en dessous des coulées les plus récentes. Les différents niveaux marins traversés au dessus de ces dernières ont été aussi caractérisés dans leurs faciès et leurs propriétés.

Quant aux formes de surface et à la bionomie, elles sont décrites avec précision (CHEVALIER et al.). On porte notamment un grand intérêt aux passes peu profondes ou hoa, qui sont également caractérisées en Polynésie française occidentale par GUILCHER et al. ; aux pâtés coralliens ; aux relations des êtres vivants (animaux et plantes) avec la zonation morphologique de la couronne récifale. On a étudié (TRICHET) les actions d'érosion et de dissolution, y compris celles qui se produisent dans les mares confinées d'anciens hoa (tairua), et les phénomènes de dépôt et de cimentation (beach-rock).

## BIBLIOGRAPHIE

AVIAS J. et COUDRAY J. - Premiers enseignements apportés par un forage réalisé dans le récif-barrière de la Nouvelle-Calédonie. C.R. Ac. Sc., vol. 265, p. 1867-1869, 1967.

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GUILCHER A., BERTHOIS L., DOUMENGE F., MICHEL A., SAINT-REQUIER A. et ARNOLD R. - Les récifs et lagons coralliens de Mopelia et de Bora-Bora (îles de la Société) et quelques autres récifs et lagons de comparaison (Tahiti, Scilly, Tuamotu occidentales). *Mém. Off. Rech. Sc. Techn. Outremer*, 38, 107 p., 1969.

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TRICHET J. - Quelques aspects de la sédimentation calcaire sur les parties émergées de l'atoll de Mururoa. *Cah. Pacif.*, 13, p. 1-16, 1969.
# OBSERVATION ET CARACTERES DE LA VARIABILITE
DANS L'OCEAN

H. LACOMBE

Laboratoire d'Océanographie Physique
Museum National d'Histoire Naturelle
43, rue Cuvier à Paris (5e)

J. LE FLOCH

Laboratoire d'Océanographie
Faculté des Sciences de Rennes
Quai Dujardin - 35 - Rennes

La mise en œuvre d'appareils du type Bathysonde ou T.S.D., fournissant des profils verticaux continus de la température et de la conductivité (ou de la salinité) marines, puis l'emploi de courantomètres fonctionnant pendant des durées relativement longues permettent l'étude de la variabilité océanique. En plus des mesures effectuées sur la Bouée-Laboratoire (voir article de J. GONELLA et M. COANTIC) et d'études théoriques concernant les ondes océaniques (voir article de B. SAINT-GUILY), les équipes du Laboratoire d'Océanographie Physique de la Faculté de Rennes (récemment transféré à Brest) et du Laboratoire d'Océanographie Physique du Muséum ont tiré de l'analyse des observations qu'elles ont faites des vues sur la variabilité océanique dans diverses régions.

## A - L'EQUIPE DE RENNES a opéré d'une part dans le Golfe de Gascogne, d'autre part dans le Golfe de Guinée.

### I - Dans le Golfe de Gascogne, deux phénomènes ont été étudiés :

a) Les méandres et tourbillons constatés principalement au niveau de la veine d'eau méditerranéenne (LE FLOCH 1968, 1969, 1970a) dans le Sud-Est de la partie profonde du Golfe. La constation de leur présence, à des moments différant de 2 à 3 semaines, a conduit à serrer l'intervalle de mesures (quelques jours) : certains de ces méandres et tourbillons ont un caractère quasi-stationnaire ; leur origine peut être recherchée, soit dans les variations du flux méditerranéen dans le Détroit de Gibraltar, soit dans la topographie locale des fonds ; celle-ci semble jouer un rôle prédominant (PICAUT, à paraître 1971);

b) la variabilité sur le plateau continental grâce à des mesures de courant et de température (Laboratoire d'Océanographie Physique de Rennes, 1968 a) à plusieurs niveaux au voisinage du fond (LE FLOCH et MAUVAIS, 1968, 1969 ; MAUVAIS, 1968 ; MAUVAIS et LE FLOCH, 1969 a ; LE FLOCH, 1970 b). Les mesures à plusieurs niveaux ont servi à déterminer le coefficient de viscosité virtuelle au voisinage du fond (LE FLOCH et MAUVAIS, 1969), mais ont surtout montré, grâce à un traitement statistique (MAUVAIS et LE FLOCH, 1969 b, c ; ETIENNE, 1970) que la fréquence de Väisälä au niveau de la thermocline, ainsi qu'une fréquence de Väisälä moyenne calculée pour les couches sous-jacentes étaient présentes dans le spectre des courants.
II – *Dans le Golfe de Guinée*, au cours d'une campagne à bord du "Jean Charcot", ont été conduites des mesures serrées et répétées d'hydrologie avec l'appareil TSD (Laboratoire d'Océanographie Physique de Rennes, 1968 b), ainsi que des mesures différentielles (gradient vertical) de courant (LE FLOCH, 1970 c). L'analyse des résultats (LE FLOCH et ETIENNE, 1969) a montré l'extrême variabilité de la circulation, particulièrement dans les eaux d'origine sub-tropicale (LE FLOCH, à paraître 1971) ; l'analyse de la structure thermique, bien qu'elle ait été faite à partir du navire en dérive, a montré (LE FLOCH, 1970 b) la présence d'ondes internes sur la fréquence de Väisälä, calculée au niveau de la thermocline ; d'autres fréquences sont aussi présentes.

B – L'EQUIPE DU MUSEUM a exécuté en 1967, à bord du "Jean Charcot" des études d'ondes internes dans le Détroit de Gibraltar et en ses abords Ouest, au moyen d'une bathysonde. L'appareil était manœuvré tous les quarts d'heure, au cours de séries de mesures durant un cycle de marée semi-diurne (en six points du Détroit) ou diurne (en un point, sur le Seuil). Cette procédure (LACOMBE, 1970; MADELAIN, 1970 b) a confirmé, mais de façon plus détaillée, ce que l'hydrologie classique avait déjà montré, c'est-à-dire que l'allure de l'onde interne locale, sensiblement sinusoïdale dans l'Ouest du Détroit, sur le méridien du Cap Spartel, devenait irrégulière et heurtée à partir du Seuil vers l'Est. Le passage d'un front interne formé sur le seuil environ une demi-heure avant la Pleine Mer locale est accompagné d'un effondrement de plus de 100 m de l'interface entre eau atlantique et eau méditerranéenne ; le front dont la pente est de l'ordre de 25 à 30 % (MADELAIN, 1970 b) se propage vers l'Est à environ 4 nœuds ; son passage est suivi de raz de courants, sur une périodicité de 10 à 20 minutes, pendant près de deux heures, sur le méridien de Tarifa. La genèse de ce front et celle des oscillations qui le suivent a reçu une explication théorique grâce à CAVANIE (voir article de B. SAINT-GUILY).

A l'Ouest du Détroit, les mesures faites par 6°20'W et 6°50'W ont montré (MADELAIN, 1970 a) que les fluctuations, sur la période de la marée, des courants et de l'immersion de l'interface décroissaient rapidement vers l'Ouest et n'étaient pratiquement plus sensibles par 6°47'W, par fonds d'environ 700 m.

## BIBLIOGRAPHIE

ETIENNE A. – Etude spectrale des ondes internes et de la turbulence. *Cah. Océanogr.* XXII, (7), juil.-août 1970, p. 657-686, 1970.

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Laboratoire d'Océanographie Physique de la Faculté des Sciences de Rennes – Résultats des mesures de courants et des mesures hydrologiques faites à bord du navire océanographique "Jean Charcot", au large de la Côte d'Ivoire en mai 1968. Rapport interne. A paraître au *N.O.D.C.*, 1968.
LACOMBE H. (sous presse) - Les principaux problèmes relatifs aux ondes internes in Comm. Symposium sur la Variabilité Physique dans l'Atlantique Nord, Dublin 1969 (C.I.E.M. Copenhague).

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LE FLOCH J. - Evolution rapide de régimes de circulation non permanents des couches d'eaux superficielles dans le secteur Sud-Est du Golfe de Gascogne. *Cah. Océanogr.* XXII, (3), p. 269-276, mars 1970.

LE FLOCH J. - Sur quelques observations de fluctuations de température et de vitesse de courants associées à des ondes internes à courte période ou à la turbulence. *Cah. Océanogr.* XXII, (7), p. 687-700, juil.-août 1970.

LE FLOCH J. - Mesures différentielles de courants au large de la Côte d'Ivoire. *Cah. Océanogr.* XXII, (8), p. 781-799, sept.-oct. 1970.

LE FLOCH J. - Quelques propriétés des eaux d'origine subtropicale dans l'Atlantique Est Équatorial, étudiées en relation avec les mesures faites à bord du navire océanographique "Jean Charcot" en 1968. *Cah. O.R.S.T.O.M.* (océanographie), 1971.

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MAUVAIS J.L. et LE FLOCH J. - Traitement statistique de mesures de courants effectuées près du fond dans le Golfe de Gascogne. *Cah. Océanogr.* XXI, (4), p. 379-386, avril 1969.

PICAUT J. - Etude préliminaire sur les méandres et tourbillons d'origine topographique dans le Golfe de Gascogne. *Cah. Océanogr.*, 1971.
# LA GEOCHIMIE NUCLEAIRE EN OCEANOGRAPHIE

Claude LALOU et Roger CHESSELET

Centre des Faibles Radioactivités, CNRS,
91 - Gif sur Yvette

L'utilisation en océanographie des isotopes stables et radioactifs et des méthodes nucléaires permet d'étudier un certain nombre de problèmes qui ont été abordés par différents laboratoires français.

## I - HISTOIRE DES OCEANS

### A) Niveaux marins

Une étude générale des niveaux marins quaternaires a été entreprise au Centre des Faibles Radioactivités (C.F.R.). Pour les niveaux récents, un regroupement des différentes datations par le carbone 14 a permis d'établir sur les côtes françaises atlantiques et de la Manche qu'après un départ vers -100 mètres il y a environ 11 000 ans, il y a environ 9 000 ans le niveau de la mer était encore à -30 mètres, la vitesse de remontée étant de l'ordre de 1 mètre/100 ans, le niveau actuel a été dépassé d'environ 3,50 m il y a 1 500 ans puis est redescendu.

Pour les niveaux plus anciens, en collaboration avec le Laboratoire de Géologie dynamique de la Faculté des Sciences de Paris, le C.F.R. a utilisé la méthode de datation par l'uranium-thorium qui a permis de montrer que la mer Rouge avait envahi la dépression de l'Afar il y a 200 000, 120 000 et 80 000 ans environ. Par ailleurs, des datations sur des plages fossiles de Méditerranée, en Grèce en collaboration avec le Laboratoire de Paléontologie des Vertébrés de la Faculté des Sciences de Paris et en Algérie avec le Centre de recherches anthropologiques préhistoriques et ethnographiques d'Alger, on a pu mettre en évidence, dans le premier cas un haut niveau marin il y a environ 120 000 ans et dans le deuxième cas deux niveaux il y a 80 000 et 180 000 ans.

### B) Paléoclimatologie

L'étude des hauts niveaux marins est en étroite corrélation avec les conditions paléoclimatiques et plusieurs laboratoires travaillent sur ce sujet :

Le Centre Scientifique de Monaco (C.S.M.), en collaboration avec le laboratoire de Géologie dynamique et le laboratoire de Géologie de l'Université de Washington a pu mettre en évidence dans les bassins occidental et thyrrénien de la Méditerranée deux phases climatiques marquées, une phase glaciaire séparée par de nombreux épisodes de réchauffement et une phase post-glaciaire. Cette étude a été effectuée en utilisant la méthode du carbone 14 pour les datations et les variations de composition isotopique de l'oxygène des tests de foraminifères pour évaluer les variations de température.
L'existence de plusieurs couches sapropéliques en Méditerranée orientale tendrait à prouver que les deux bassins de la Méditerranée ont été temporairement isolés du point de vue de la circulation des eaux. Parallèlement, le C.F.R. a daté par le carbone 14 certains de ces lits sapropéliques, pour l'un de ceux-ci on trouve un âge égal à 7900 ± 170 ans pour le début de la formation et 4950 ± 130 ans pour la fin de cette même formation, un autre niveau a donné un âge moyen de 5800 ± 140 ans. Ces deux couches correspondraient au dernier épisode sapropélique.

Par ailleurs, le CSM, avec la Station marine d'Endoume, a pu montrer par des datations par le carbone 14 que l'introduction dans le bassin occidental de la Méditerranée de mollusques d'espèces boréales comme Cyprina islandica ne s'est manifestée qu'à la fin du Wurm (– 13 000 ans) et pendant une période ne dépassant pas 2 à 3 millénaires. Des résultats analogues ont été obtenus par ce même laboratoire, en collaboration avec le laboratoire de Géologie dynamique pour des échantillons provenant du golfe de Gênes.

Une étude du Centre des Faibles Radioactivités sur la composition isotopique de l'oxygène des foraminifères benthiques et pélagiques carottés sur un seamount de l'Atlantique tend à montrer que les variations de composition isotopique des tests de foraminifères ne reflèteraient que les variations de la composition isotopique de l'eau de mer.

Les variations climatiques qui ont entraîné les grandes variations du niveau des mers peuvent aussi être retrouvées sur les continents, le C.F.R. a pu montrer 1) que les variations climatiques continentales étaient enregistrées dans les variations de composition isotopique de l'oxygène des concrétions des grottes (stalagmites) et 2) que ces stalagmites pouvaient être datées soit par le carbone 14 soit par la méthode uranium-thorium. Pour une stalagmite s'étant développée entre – 90 000 et – 130 000 ans on a ainsi pu établir la courbe des variations climatiques pour cette période.

### C) Vitesse de sédimentation

Des études de carottes sédimentaires par le carbone 14 et par l'uranium ont été entreprises au Laboratoire de radiogéologie et de mécanique des roches de la Faculté des Sciences de Bordeaux. Des études analogues, par le carbone 14, ont été effectuées par le CSM en collaboration avec le Geological Survey of Israel en vue d'étudier les apports du Nil, ces études ont permis de définir une vitesse de sédimentation approximative de 50 cm/1000 ans au nord de Tel Aviv. Par ailleurs les vitesses de sédimentation en Méditerranée orientale varient de 4,5 à 13 cm/1000 ans (CSM et Laboratoire de Géologie dynamique) au cours des derniers 100 000 ans. Dans cette même région, des mesures du CFR donnent des vitesses de sédimentation de l'ordre de 4,5 cm/1000 ans.

Sur le talus continental de la région niçoise les vitesses de sédimentation sont très variables et peuvent atteindre 50 cm/1000 ans (C.S.M. et Laboratoire de Géologie dynamique).
## II – ETUDES DE GEOCHIMIE MARINE

Des études à l'aide des isotopes stables du carbone et de l'oxygène ont été effectuées au laboratoire de Géologie dynamique, elles ont porté essentiellement sur la composition isotopique du carbone dans la matière en suspension des estuaires.

Des études sur la composition isotopique de l'oxygène et du carbone de l'eau de mer (C.F.R.) permettent de préciser certains points de la dynamique des masses d'eau ou des échanges air-mer. Certaines corrélations ont pu être établies entre la composition isotopique du carbone de l'eau de mer et la teneur en oxygène de cette eau, et entre la salinité et la composition isotopique de l'oxygène.

En ce qui concerne la géochimie de l'uranium, des expériences de laboratoire ont été effectuées au CFR pour tenter d'expliquer le déséquilibre entre l'uranium 234 et l'uranium 238 dans les océans.

La géochimie du manganèse 54 a été étudiée dans le cadre d'une collaboration entre le Laboratoire de radioactivité marine de Monaco (AIEA) et le CFR. Cette étude a permis, grâce au manganèse 54, de montrer, dans les eaux côtières de Méditerranée occidentale, que le manganèse disparaissait rapidement des eaux de surface et que 98 % de ce manganèse se trouvait sous forme soluble (< 0,45 µ).

## III – APPLICATION DE TECHNIQUES DE RADIOCHIMIE A L'OCEANO-GRAPHIE

L'Institut de Physique nucléaire d'Orsay, utilisant le 137 Cs comme traceur, a étudié en Méditerranée les mouvements verticaux des masses d'eau. Les conclusions préliminaires obtenues sont : il existe une homogénéité de la concentration de cesium 137 en surface (30 pCi ± 10 %) entre Villefranche et la Corse, et des gradients de concentration différents ont été obtenus selon les stations verticales, ce qui peut laisser supposer des mouvements différents.

## IV – ECHANGES DE MATIERE ENTRE OCEAN ET ATMOSPHERE

### A) Collection par les océans des poussières d'origine atmosphérique

Deux études ont été effectuées au C.F.R., l'une utilisant l'ensemble de la retombée radioactive due aux explosions nucléaires a permis de mettre en évidence l'action des courants jet dans les variations géographiques des vitesses d'échange verticaux à grande échelle ; l'autre, utilisant comme traceur le fer 55 introduit par ces mêmes explosions nucléaires a permis d'évaluer l'apport de fer naturel d'origine stratosphérique à la Terre (6.10⁶T/an) et l'apport via l'atmosphère de fer naturel aux océans (1,2.10⁷ T/an).
### B) Apport par les fleuves

Le Laboratoire de géologie dynamique et le Laboratoire National d'hydrologie de Chatou ont utilisé les éléments radioactifs naturels comme marqueurs pour l'étude de la géochimie des éléments trace lors de leur introduction dans les océans par les fleuves.

### C) Injection de matière à partir de l'océan

En utilisant pour l'analyse des aérosols marins les techniques d'activation nucléaire et de spectrophotométrie d'absorption atomique on a pu montrer au CFR que par l'intermédiaire des embruns extrêmement fins (de l'ordre de 1 µm) provenant de la surface de la mer et transportés par les masses d'air, environ 10 millions de tonnes par an de matière solide transitent à travers les côtes françaises de l'Atlantique, 10 % de cette matière retombant sur la France. La composition des sels de ces aérosols est différente de celle des sels dissous dans la mer, entre autre, ils sont enrichis en potassium, calcium et magnésium par rapport au sodium. Il est donc probable que ces aérosols ont un rôle de fertilisant des terrains sur lesquels ils retombent. Par ailleurs des quantités appréciables (2·10⁸ T/an) de chlore sous forme gazeuse sont injectées dans l'atmosphère à partir de l'océan.

## BIBLIOGRAPHIE RECENTE

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## QUELQUES ASPECTS DE RECHERCHES ENTREPRISES DANS LE DOMAINE DE LA CHIMIE OCEANOGRAPHIQUE

Claire COPIN, Gérard COPIN, Alain POISSON et Alain SALIOT

Laboratoire d'Océanographie Physique
Faculté des Sciences de Paris

## ETUDE DES PARTICULES MARINES

Jusqu'ici, aucune étude un peu complète sur la répartition des particules marines et sur leur composition chimique n'avait été faite. Si les travaux entrepris surtout à l'étranger, mais aussi en France (SZEKIELDA, 1968), font état de nombreux dosages de la fraction organique des particules marines, on ne trouve que des résultats fragmentaires, souvent contradictoires, sur la teneur des eaux de mer en particules (exprimée par exemple en poids sec de particules par litre d'eau de mer). Quant aux éléments minéraux des particules les données que l'on possède concernent essentiellement le fer.

Le travail présenté ici porte sur des déterminations de teneurs en particules (en poids par litre), sur l'estimation de la fraction organique de ces particules ainsi que sur le dosage de leurs principaux éléments minéraux : Silicium, Calcium, Magnésium, Aluminium, Fer et Phosphore. Cela a nécessité la mise au point de dosages appropriés (AMIEIL, 1968). Les techniques de prélèvement, de filtration de l'eau de mer et d'analyse ont été éprouvées et améliorées au cours de diverses missions à bord des N.O. Calypso et Amalthée (IVANOFF et al., 1969).

En septembre 1968, au cours de la mission "Hydratlante III", à bord du N.O. Charcot, des échantillons ont été recueillis en six stations, et à diverses profondeurs entre 0 et 4 000 m (environ 100 échantillons au total). En juin puis en novembre 1969, deux stages sur la Bouée Laboratoire ont été effectués, permettant ainsi de comparer en un lieu donné la répartition des particules et leur composition à deux époques de l'année présentant des situations hydrologiques différentes.

S'il est impossible de présenter ici le détail des résultats, on peut cependant dégager les points suivants :

- Les teneurs en particules sont maximum en surface (zone 0 à 75 m) avec des concentrations de 50 à 200 µg/l. Dans la zone 75 à 150 m, on observe une décroissance très rapide, puis en dessous une répartition faiblement et régulièrement décroissante (par exemple 35 µg/l à 200 m, 15 µg/l à 2 000 m).

- On trouve une loi de variation similaire pour le Carbone organique qui est le constituant principal des particules non seulement en surface (environ 25 p. cent en poids) mais encore en profondeur (15 p. cent). Le maximum de surface
est naturellement du à la photosynthèse, cette source de production étant beaucoup plus importante que les apports externes (éoliens, météoritiques, etc.). La décroissance rapide observée dans la zone 75-150 m est due à l'oxydation et à la mise en solution du Carbone organique et correspond à une phase de minéralisation intense des particules.

- A part le Phosphore qui suit le Carbone organique, les éléments minéraux ne subissent qu'une faible diminution de concentration avec la profondeur. Cela montre que pour eux la part relative due aux apports externes est plus importante. Cela est également une indication de la résistance de ces éléments à la remise en solution.

- Alors que la composition de la fraction minérale des particules de profondeur se rapproche déjà de la composition des sédiments marins, il n'en est pas de même de la fraction organique, beaucoup plus importante dans les particules (15 p. cent) que dans les sédiments (0,25 p. cent). On voit qu'il doit se dérouler au niveau des sédiments superficiels une deuxième phase de minéralisation.

Cela suffit à montrer l'intérêt qu'il y aurait à relier la chimie des particules à celle des sédiments marins. Par ailleurs l'étude de certains éléments, comme l'Aluminium, connus pour ne pas intervenir dans les processus biologiques, devrait permettre de préciser la part des apports externes et internes (photosynthèse) intervenant dans la formation des particules marines.

## MATIERES ORGANIQUES DISSOUTES

L'absorption de l'U.V. par les eaux de mer a donné lieu à diverses recherches. K. KALLE fut le premier à signaler la présence dans les eaux de mer de produits de dégradation organiques, qu'il désigna sous le terme de "substances jaunes", entraînant un surcroit d'absorption dans les courtes longueurs d'onde, principalement dans les eaux côtières. On tenta d'utiliser des mesures d'absorption à l'explication de phénomènes hydrologiques (SOURNIA, 1965). On pensait également que l'absorption U.V. pourrait servir d'indication commode de la teneur en matières organiques dissoutes.

Toutes ces études restaient très qualitatives et méritaient d'être reprises. COPIN, IVANOFF et SALIOT (1969) ont donc mesuré la part exacte des divers facteurs intervenant dans cette absorption, c'est-à-dire : l'eau pure, les sels minéraux, les gaz dissous, les particules en suspension, enfin les matières organiques dissoutes. La longueur d'onde 250 nm semble être la plus favorable pour caractériser l'absorption due aux matières organiques. Dans la pleine eau, cette absorption suit la répartition des particules, suggérant qu'elle est en relation avec la présence de métabolites planctoniques, beaucoup plus qu'avec la teneur globale en matières organiques dissoutes qui, elle, varie beaucoup moins.

En rapport avec ces considérations, on s'est intéressé à étudier la nature chimique des matières organiques dissoutes. Des recherches ont déjà été entreprises dans ce sens à l'étranger, qui sont loin d'apporter des éclaircissements complets sur la question. En effet toutes ces recherches se heurtent au problème préalable de l'isolement des matières organiques. SALIOT (1969) et COPIN
(1970) ont donc étudié les techniques d'extraction de ces matières à partir de l'eau de mer. COPIN et BARBIER ont abordé l'étude chimique des extraits obtenus. Ces travaux préliminaires portent sur la composition en acides aliphatiques, en hydrocarbures, sur la présence de stérols et de pigments pyrroliques. Ces derniers peuvent jouer un rôle dans les propriétés optiques des eaux de mer, comme le pourraient d'autres pigments fluorescents trouvés à l'état de trace dans l'eau de mer par MONZIKOFF (1969).

## INFLUENCE DES VARIATIONS DE LA COMPOSITION RELATIVE DE L'EAU DE MER SUR LA CORRELATION "CONDUCTIVITE ELECTRIQUE - SALINITE - MASSE VOLUMIQUE.

La détermination de la salinité à partir des mesures conductimétriques, puis celle de la densité à l'aide des tables océanographiques, soulève le problème de la contribution de chaque espèce ionique à la conductivité globale de l'eau de mer.

Les résultats expérimentaux obtenus par POISSON (1970) montrent que cette contribution varie notablement avec la nature de l'ion envisagé, ce qui permet de prévoir une incertitude sur les valeurs de la salinité et de la densité obtenues à partir des tables océanographiques, lorsque la loi de DITTMAR n'est pas rigoureusement vérifiée. On voit que ce sont surtout les bicarbonates et les sulfates qui peuvent introduire les incertitudes les plus importantes.

La méthode expérimentale utilisée a conduit à déterminer les conductivités équivalentes partielles des principaux électrolytes entrant dans la composition de l'eau de mer, même dans le cas où ces électrolytes ne sont vendus dans le commerce que sous des formes hydratées ou hygroscopiques.

## BIBLIOGRAPHIE

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* COPIN G. - Etudes physiques et chimiques de substances organiques dissoutes dans l'eau de mer. *Thèse Doct. 3e Cycle*, Fac. Sci. Univ. Paris, 57 p., 1970.

* COPIN G. et BARBIER M. - Substances organiques dissoutes dans l'eau de mer : premiers résultats de leur fractionnement. *Cah. océanogr.* (sous presse), 1970.

* COPIN G., IVANOFF A. and SALIOT A. - Attenuation coefficient of sea-water in the range 200-300 nm. *The Ocean World*, Science Council of Japan, sept. 70, p. 181, 1970.

* COPIN G., IVANOFF A. et SALIOT A. - Coefficient d'atténuation des eaux de mer dans l'ultra-violet. *C.R. Acad. Sci.* Paris (en préparation), 1971.

* IVANOFF et al. - Résultats des observations effectuées en mer Méditerranée orientale et en mer Tyrrhenienne à bord du navire "Amalthée" en mars 1967. *Cah. Océanogr.*, 21 (supplément n° 2), p. 257-263, 1969.
IVANOFF A. and POISSON A. – Effect of the variation in the relative composition of sea water on the relations between conductivity, salinity and density. *The Ocean World, Science Council of Japan, sept. 70, p. 183, 1970.*

MONZIKOFF A. – Recherches sur les composés fluorescents de l’eau de mer. Identification de l’isoxanthoptérine, de la riboflavine et du lumichrome. *Cah. Biol. Mar.* 10, p. 221-230, 1969.

POISSON A. – Contribution à l'étude conductimétrique de la composition ionique de l'eau de mer. *Thèse Doct. 3e Cycle*, Fac. Sci. Univ. Paris, 109 p., 1970.

SALIOT A. – Contribution à l'étude des substances organiques dissoutes dans l'eau de mer. *Thèse Doct. 3e Cycle*, Fac. Sci. Univ. Paris, 104 p., 1969.

SOURNIA A. – Mesure de l’absorption de l’ultra-violet dans les eaux côtières de Nossi-Bé (Madagascar). *Bull. Inst. Océanogr. Monaco* 65, (1348), 1965.

SZEKIELDA K.H. – Le carbone particulaire dans les masses d’eau profondes. *Mar. Biol. Berlin.* 2, (1), p. 71-72, 1968.
# OPTIQUE OCEANOGRAPHIQUE

A. IVANOFF, A. MOREL

Maître-Assistant

Laboratoire d'Océanographie physique

Université de Paris

Quai de la Darse 06 - Villefranche-sur-Mer

## PROPRIETES OPTIQUES

Les études concernant la diffusion de la lumière par les eaux de la mer, entreprises antérieurement ont été poursuivies ; elles ont porté particulièrement sur l'influence de la longueur d'onde tant sur l'intensité du phénomène (variations spectrales des coefficients de diffusion) que sur sa nature (forme de l'indicatrice) [21, 25, 26]. La connaissance des valeurs à attribuer à la diffusion moléculaire de l'eau de mer [22] permet d'étudier la diffusion par les particules considérées isolément. Si dans la plupart des cas la diffusion par ces dernières est légèrement sélective [21, 24] approximativement en $\lambda^{-1}$, c'est-à-dire si l'indicatrice est légèrement variable en magnitude, elle l'est par contre très peu quant à sa "forme" (sauf pour les grands angles : supérieurs à 90 ou 120°).

Certaines de ces mesures effectuées en lumière laser ont permis de montrer simultanément que la cohérence initiale de la lumière incidente ne modifie pas sensiblement la diffusion. Le même dispositif a, de plus, permis de tracer des indicatrices de diffusion entre 1° et 25°, levant ainsi l'indétermination due à l'interpolation faite antérieurement entre deux groupes de mesures, respectivement de 1° 5 à 14° et de 30° à 150° [1].

La relative invariabilité de l'indicatrice de diffusion par les particules marines, constatée expérimentalement pour des eaux très variées, autorise l'adoption d'une indicatrice "moyenne" ; diverses conséquences peuvent être tirées, toutes liées à la proportionnalité, au moins approximative, entre tel ou tel coefficient angulaire de diffusion $\beta(\theta)$ et le coefficient total b, intégrale sur tous les angles du coefficient précédent [23]. Un diffusiomètre fondé sur ce principe a été construit : intégrant l'énergie diffusée aux petits angles (entre 1 et 10°), c'est-à-dire environ 75 % de la totalité de l'énergie diffusée, il fournit une bonne estimation de b [4].

Ces diverses relations de proportionnalité ont été vérifiées lors de différentes campagnes, en 1968 sur le "Jean Charcot" en Atlantique [16], à bord de la Bouée laboratoire, à bord du "Korotneff" et de la "Catherine Laurence" en 1969 et 1970. Ces dernières campagnes, en particulier celles exécutées mensuellement sur la coupe Villefranche-sur-Mer - Calvi visent également à une étude simultanée de la répartition des paramètres optiques et de l'hydrologie du bassin Liguro- Provençal. Des liens intéressants, directs ou indirects, ont été mis en évidence : la divergence centrale est marquée par la présence d'eaux "limpides", par contre les eaux superficielles plus diffusantes révèlent l'activité biologique rendue possible par les conditions d'éclairement mais aussi par les situations hydrologiques antérieures [27].
Les mesures de diffusion constituent à coup sûr un mode d'estimation du matériel en suspension, mais elles ne sont vraiment utiles en ce sens que si l'évaluation est quantitative et peut être faite avec une suffisante précision. Des études à la fois pondérale, chimique, granulométrique et optique des particules ont été entreprises et les résultats préliminaires présentés [11, 12, 16, 24], elles se poursuivent afin de déterminer si les relations trouvées ont un caractère suffisamment général et permanent pour permettre une telle application (campagnes en Atlantique : "Jean Charcot", 1968, "Gerda", 1969 ; en Méditerranée : Bouée laboratoire, 1969 ; "Catherine Laurence", 1970).

Des mesures en ultra-violet ont permis de préciser dans ce domaine spectral, l'importance relative des divers termes constituant l'atténuation : l'atténuation par les particules, l'absorption par les ions nitrate et bromure, par l'oxygène dissous et enfin l'absorption due aux matières organiques dissoutes (destructibles par irradiation U V prolongée) [14, 15]. Une application de cette étude serait précisément de fournir une méthode de dosage de ces substances organiques.

Les mesures de la fluorescence naturelle des eaux de mer (et simultanément du Carbone organique dissous) sont exécutées pratiquement lors de chaque campagne ; la distribution verticale de cette propriété semble suivre une loi très générale (augmentation avec la profondeur, puis stabilisation dans les couches profondes), sans qu'une explication claire puisse être donnée. Le cas particulier des eaux fluviales très fluorescentes a permis d'entreprendre l'étude des processus de mélange à l'estuaire (celui du Var). Enfin un spectrofluorimètre de très grande sensibilité a été construit pour analyser le phénomène : la fluorescence est émise dans une large bande du spectre visible, sans structure remarquable ; la calibration de l'appareil permet de mesurer l'énergie émise par fluorescence relativement à l'énergie de la raie Raman de l'eau (3 250 – 3 600 cm⁻¹) [19] : elle lui demeure trés inférieure dans la plupart des cas (exception faite des eaux fluviales).

## MESURES PHOTOMETRIQUES

Un laboratoire de photométrie a été créé ; il constitue le support indispensable à l'instrumentation développée ces dernières années, en permettant les étalonnages de toutes natures. Quatre appareils ont été construits et utilisés, pour la mesure et l'analyse des éclairements sous-marins (plans, ascendants ou descendants) :

- pour l'éclairement à une longueur d'onde : le bathy-irradiance-mètre [2] ;

- pour l'éclairement énergétique : une thermopile adaptée [5, 6] ;

- pour l'éclairement photonique : un quanta-mètre [30, 29] ;

- enfin un spectro-irradiance-mètre [3] pour l'analyse spectrale du résidu sous-marin de lumière du jour.

La construction de ces appareils a été entreprise dans le cadre des recommandations exprimées par le groupe d'experts (SCOR-UNESCO Working group 15 on photosynthetic radiant energy). A ce titre, ils ont été utilisés lors de campagnes organisées par le groupe à bord du "Ellen B. SCRIPPS" (1968, Golfe de Californie) puis à bord du "Discoverer" (en 1970, en mer des Sargasses, des Antilles et courant du Pérou). Le but de la première série d'essais était de confronter les
méthodes de mesure de l'énergie utilisable pour la photosynthèse, et d'intercalibrer les appareils présentés par les divers participants. Lors de la seconde campagne, un objectif supplémentaire était de permettre la comparaison des méthodes d'évaluation de productivité primaire (in situ, in situ simulée, incubateurs) en s'appuyant sur des données photométriques aussi complètes et détaillées que possible. Ces travaux ainsi que les conclusions et recommandations qui en découlent feront l'objet de publications conjointes ultérieures.

Dans le même ordre de préoccupations on a évalué l'approximation qui serait faite dans le calcul de l'éclairement énergétique à partir d'une mesure simplifiée à une seule longueur d'onde et en adoptant un spectre "moyen" [9].

Ces mesures photométriques [10] ont été effectuées aussi lors des campagnes Medriprod I et II (1968 et 1969) et elles sont systématiquement poursuivies dans le cadre des levés réguliers entre Villefranche-sur-Mer et Calvi, en liaison avec la productivité et l'hydrologie [27].

En plus des travaux précédents qui constituent en quelque sorte des observations immédiatement utilisables par les biologistes, des études ont été menées qui visent à expliquer les processus régissant la pénétration et la propagation dans la mer de l'énergie lumineuse.

A bord de la Bouée laboratoire et de la Bouée "Parfonds" en particulier, ont été conduites des mesures systématiques des divers termes du bilan au niveau de l'interface (pour les radiations de $\lambda$ comprises entre 400 et 1 000 nm), à savoir : l'énergie incidente, la part qui est réfléchie, celle qui est rétrodiffusée, enfin celle qui pénètre et dont l'absorption est suivie en fonction de la profondeur [13]. Ces mesures effectuées pour des hauteurs de soleil variant de 7° à 65° ont permis aussi de montrer que le coefficient d'extinction (relatif à l'éclairement énergétique) est peu sensible à ce paramètre [7]. Le rapport des éclairements ascendant et descendant a fait également l'objet d'un travail particulier [9].

Les mesures d'énergie incidente et d'absorption, associées à des déterminations répétées du profil de température conduisent à d'autres développements : selon l'échelle de temps et d'espace adoptée, des relations ont été dégagées entre l'irradiation et la variation thermique diurne de la couche superficielle, ou à plus long terme, entre l'irradiation et l'énergie potentielle thermique accumulée dans une couche d'eau plus épaisse.

Enfin une étude théorique a eu pour objet d'établir les relations entre les propriétés optiques (atténuation et diffusion) et le coefficient d'extinction relatif à la pénétration de la lumière du jour aussi, de calculer la distribution limite des luminances sous-marines ; l'application de cette théorie a été faite en utilisant directement les résultats numériques issus de la détermination expérimentale de l'indicatrice de diffusion des eaux de mer [31, 32].

## BIBLIOGRAPHIE

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[15] COPIN MONTEGUT G., IVANOFF A. et SALIOT A. – Coefficient d’atténuation des eaux de mer dans l’ultra-violet. *C.R. Acad. Sci.* Paris.

[16] IVANOFF A. – Some aspects of the role of optics in oceanography. *Opt. Soc. Amer. Meeting*, San Diego, march 1969.

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[20] Laboratoire d'Océanographie physique (Université de Paris) – Résultats des observations effectuées en 1964-1965-1966 et 1967 en mer Méditerranée. *Cah. Océanogr.*, XXI, supplément n° 2, 193-263, 1969.

[21] MOREL A. – Etude pour diverses longueurs d’onde de l’indicatrice de diffusion de la lumière des eaux de mer. *XIV Ass. Gén. U G G I, Berne, Proc. Verb.*, 10, 204-205, 1967.

[22] MOREL A. – Note au sujet des constantes de diffusion de la lumière pour l’eau et l’eau de mer optiquement pures. *Cah. Océanogr.*, XX, 2, 157-162, 1968.
[23] MOREL A. -- Relations entre coefficients angulaires et coefficient total de diffusion de la lumière pour les eaux de mer. *Cah. Océanogr.*, XX, 4, 291-303, 1968.

[24] MOREL A. -- Examen des résultats expérimentaux concernant la diffusion de la lumière par les eaux de mer. A.G.A.R.D. meeting, Electromagnetics of the Sea. Paris. Proceedings, 1970.

[25] NYFFELER F. -- Mesures de la diffusion de la lumière par les eaux de mer à diverses longueurs d'onde, à l'aide de sources classiques et de sources laser. *Thèse de spécialité*, Paris, 18 décembre 1969.

[26] NYFFELER F. -- Mesures de la diffusion lumineuse aux petits angles à l'aide de lasers et de sources classiques. A.G.A.R.D. meeting, Electromagnetics of the Sea. Paris. Proceedings, 1970.

[27] NYFFELER F. et PRIEUR L. -- Mesures systématiques des propriétés optiques des eaux de mer sur la coupe Villefranche-sur-Mer -- Calvi. XXII Congrès Ass. C.I.E.S.M., Rome, Déc. 1970.

[28] PRIEUR L. -- Photomètre sous-marin destiné à mesurer le flux de photons. XXI Congrès. Ass. C.I.E.S.M., Monaco, sept. 68. Rapp. et Proc. Verbaux, à paraître.

[29] PRIEUR L. -- Contribution à l'étude de la pénétration de la lumière du jour dans la mer ; réalisation d'un quanta-mètre et mesure du flux de photons à diverses profondeurs. *Thèse de spécialité*, Paris, 25 février 1969.

[30] PRIEUR L. -- Photomètre sous-marin mesurant un flux de photons. *Cah. Océanogr.*, XXII, 5, 493-501, 1970.

[31] PRIEUR L. -- Pénétration de la lumière du jour dans la mer. A.G.A.R.D. meeting. Electromagnetics of the sea. Paris, Proceedings, 1970.

[32] PRIEUR L. et MOREL A. -- Etude théorique du régime asymptotique : relations entre caractéristiques optiques et coefficient d'extinction relatif à la pénétration de la lumière du jour. *Cah. Océanogr.*, sous presse.