Mayotte: une montagne sous la mer

Jean-Christophe Audru, Pol Guennoc, Isabelle Thinon, Olivier Abélard

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Jean-Christophe Audru, Pol Guennoc, Isabelle Thinon, Olivier Abélard. Mayotte: une montagne sous la mer. Univers Maoré, la revue des Naturalistes, Historiens et Géographes de Mayotte, Océan Indien, 2006, 3. hal-04685325

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# Océanographie

## Mayotte : une montagne sous la mer.

Jean-Christophe Audru¹, Pol Guennoc², Isabelle Thinon² et Olivier Abellard³

1 : BRGM, antenne de Mayotte, BP1398, 97600 Mamoudzou

2 : BRGM, Service CDG/MA, BP 6009, 45060 Orléans cedex 02

3 : DAF, Service des Pêches, BP 103, 97600 Mamoudzou

La campagne océanographie BATHYMAY, effectuée en janvier 2004 à bord du navire océanographique Marion-Dufresne 2, a permis de reconnaître pour la première fois la totalité des fonds marins de Mayotte, à l'extérieur du lagon.

L'analyse de l'imagerie révèle que Mayotte est un massif volcanique de plus de 4400 m de hauteur, avec de larges canyons qui incisent toute la pente insulaire, de nombreux édifices volcaniques sous-marins et des glissements de grande ampleur dans le Nord-est et le Sud-Ouest. Des falaises abruptes limitent de vastes plateaux sous-marins dans l'Ouest de Mayotte.

## Cadre, objectifs et déroulement de la campagne Bathymay

La géologie de Mayotte (Figure 1) ainsi que la structure du lagon sont déjà bien documentées [2] [7] [8] [10]. En revanche, les flancs de l'île à l'extérieur du lagon restaient peu connus ; seuls quelques profils topographiques avaient été publiés à partir des cartes du SHOM [6] ou de plongées en submersible [3] [9]. C'est pourquoi le BRGM a réalisé en 2002, une numérisation des cartes marines du SHOM [6] ; cette interpolation laissait supposer l'existence de cônes volcaniques, de glissements sous-marins, de falaises et de sillons pouvant être assimilés à des failles ou des canyons [1].

En parallèle, en partenariat avec la Collectivité Départementale, le BRGM mène à terre un programme d'évaluation et de cartographie des aléas naturels. Enfin, des travaux de transcription de l'histoire orale de Mayotte [5] laissent supposer l'existence de raz-de-marée ou bien de séismes anciens dans l'archipel. Une connaissance plus détaillée des zones sous-marines était donc nécessaire.

La campagne BATHYMAY avait pour objectif de cartographier les fonds marins à l'extérieur du lagon. Outre le complément de données pour l'évaluation des risques naturels, un autre objectif était de préciser la morphologie des zones potentielles de ressources halieutiques. Il s'agit en effet de disposer de levés fins pour le développement de la pêche hauturière en positionnant précisément les dispositifs de concentration du poisson.

La campagne était organisée conjointement le BRGM (Service géologique national), l'Institut Polaire Paul-Émile Victor, et la Direction de l'Agriculture et de la Forêt de Mayotte ; cette mission impliquait également une participation technique du Service Hydrographique et Océanographique de la Marine.

Les 750 miles nautiques de levés ont été réalisés du 7 au 11 janvier 2004 par le navire océanographie Marion-Dufresne 2 (Figure 2) ; la superficie de la zone cartographiée dépasse 8750 km² (2550 mn²). La bathymétrie présentée ici n'est pas encore définitive en raison de la complexité du traitement qui reste à appliquer (élimination la plus complète possible des artéfacts).
Premières observations

L'archipel de Mayotte repose sur une base circulaire Mayotte d'environ 110 km de diamètre
sur le plancher océanique, pour une superficie de 10 500 km² ; ce qui signifie que seuls 4%
de Mayotte sont émergés. Cette disproportion entre surfaces émergées et immergées est
particulièrement visible sur la Figure 3 où les reliefs aériens et sous-marins sont représentés
à la même échelle.

Les profondeurs s'étendent de -44 m (volcan à l'est de Petite-Terre) jusqu'à -3767 m (à l'ouest de Grande-Terre). Ainsi, l'altitude totale de Mayotte dépasse 4400 m au-dessus du fond de l'océan. Au Nord et à l'Est, la barrière récifale couronne des pentes continues jusqu'à 1000 m de profondeur, alors qu'au Sud et à l'Ouest, la barrière se raccorde à la plaine abyssale par l'intermédiaire de deux plateaux sous-marins.

Un calcul simple permet de montrer qu'à l'aplomb du Bénara, le plancher océanique
supporte environ 11 000 tonnes/m² : on comprend mieux pourquoi Mayotte s'enfonce
inexorablement dans l'océan...

L'analyse de la bathymétrie (Figure 4) révèle plusieurs structures.

Trois volcans accolés forment l'archipel de Mayotte, au moins d'un point de vus
morphologique

- Le premier appareil, dans le sud, est une structure ovale d'environ 100 km d'ouest en est ; il émerge en partie dans le lagon de Mayotte dans la baie de Bouéni (Figure 1) interprétée comme une caldeira. À terre (région de Boueni et Choungui), ce volcan comporte des basaltes vieux de 10 Ma [2] [7]. Les reliefs sud sont très évolués et en font, relativement aux autres ensembles, l'édifice le plus ancien de Mayotte [7]. C'est le volcan bouclier qui forme le Sud de Mayotte [2].

- Le second édifice volcanique, au NO, est plus réduit puisqu'il ne mesure que 35 km. La bathymétrie confirme que ce volcan est disloqué par des failles extensives NE-SO [1] qui effondrent sa partie marine (c'est pourquoi la barrière récifale disparaît à ce niveau). À terre (région de Mtsamboro), on relève des basaltes datés de 4 à 2 Ma [2] [7] ; les reliefs escarpés en font un volcan plus récent que celui de Bouéni [7].

- Le troisième édifice forme le nord-est de l'archipel. C'est une structure qui se caractérise, au nord, par une surface sous-marine « fripée » et à l'est, par une grand nombre de cratères (maars) et de cônes sous-marins qui percent la pente insulaire. C'est le volcan bouclier qui forme le Nord de Mayotte [2] [7]. Sur Grande-Terre, il correspond au Mtsapéré et aux cônes récents qui ont percé le récif barrière à Petite-Terre, avec des datations de moins de 1 Ma [7] [10].

Ces trois édifices semblent limités à l'ouest et à l'est par des structures fossiles de la plaque
océanique somalienne (anciennes failles transformantes ?).

D'autres types de reliefs sous-marins peuvent être observés (Figure 4 ainsi que Figures 5, 6 et 7). Ce sont des canyons, des plateaux, des falaises, des glissements sous forme d'avalanches ainsi que de nombreux édifices volcaniques.

Des canyons sont organisés en un vaste réseau dont la longueur cumulée dépasse 1700 km ! Les chenaux d'écoulement peuvent atteindre 50 km de longueur, 2 à 3 km de largeur et 350 m de profondeur. On retrouve, à l'exutoire des passes qui entaillent le récif-barrière, la trace du réseau hydrographique du lagon lorsqu'il était aérien [10].

Les canyons sont disposés en rayons sur toute la pente insulaire autour de Mayotte. Quelques canyons ne suivent pas les lignes de plus grande pente, ils sont guidés par des failles ou des structures fossiles. Ces canyons semblent dépourvus de sédiments (réflectivité acoustique forte, données en cours de traitement), ce qui atteste d'un fort « débit » ne permettant pas de dépôt important ou bien de dépôts très grossiers.
À Mayotte, lors du Dernier Maximum Glaciaire il y a 26 000 ans, les fleuves et leur charge sédimentaire issus des reliefs circulaient dans le lagon alors exondé [9], traversaient les passes puis se connectaient aux têtes des canyons. Sur la pente externe, les sédiments insulaires devaient s'ajouter aux glissements des têtes de canyons (surcharges en tête de talus) puis étaient transportés sous forme d'avalanches vers la plaine abyssale. Le creusement des canyons de Mayotte proviendrait ainsi de l'évolution gravitaire des volcans boucliers (creusement des canyons en étoile), puis de leur surcréusement ultérieur par les courants de turbidité à forte charge sédimentaire. Enfin, un canyon (au Nord-Ouest) semble guidé par un réseau de failles normales présumées, dans le lagon et sur la pente externe.

**Deux plateaux** sont situés vers 600 m au Nord et 750 m au Sud. Le plateau le plus vaste, au large de Sada et Bouéni, atteint 240 km², le plateau situé au large de Mtsamboro couvre 100 km².

Ces plate-formes sous-marines ont une surface irrégulière : relativement plane dans certains secteurs, elle peut être profondément incisée par quelques chenaux dans d'autres secteurs. Cette incision est vraisemblablement intervenue alors que les plateaux correspondaient à des zones d'érosion sub-aérienne ou à un platier fossile par exemple, servant de zones de transit de sédiments (by-pass) depuis le paléo-lagon vers les grands fonds. En considérant le taux de subsidence très approximatif de 19 cm par 1000 ans [9], on peut évaluer que le plateau du Nord-Ouest était sub-aérien il y a 2,6 Ma et celui du Sud-Ouest il y a 3,9 Ma. La présence de ce plateau s'accorde avec la dissymétrie qui est également observée dans la bathymétrie du lagon [1], plus profond à l'Ouest qu'à L'Est de Mayotte, ce qui pourrait indiquer une subsidence plus importante (accélérée par la tectonique extensive ?) de la partie Ouest de l'archipel. La sédimentation récente à la surface de ces plateaux doit être étudiée à partir de carottages réalisés dans le cadre du projet « Cabamay » (Laboratoire Geomar de Kiel) entrepris conjointement avec la campagne Bathymay.

**Des falaises** bordent ces plateaux sous-marins ; certaines s'étendent sur 20 à 50 km de long et 600 à 700 m de haut ! Au sud de Mtsamboro, une falaise totalement verticale de 5 km de longueur pour 250 m de hauteur est identifiée comme une faille car elle vient en prolongement d'une faille Nord-Est à Sud-Ouest située dans le détroit de Mtsamboro [1]. On observe encore, au pied de cette falaise, les formations qui ont glissé le long de l'escarpement (déstabilisations liées aux séismes ?).

**Des glissements sous-marins** sont particulièrement abondants en pied de pente insulaire au Nord-Est et à l'aval de la plate-forme effondrée au Sud-Ouest. Leur superficie totale dépasse 1800 km². Les produits arrachés sont probablement transportés sous forme d'avalanche de débris, à des distances de la source pouvant atteindre 35 km, ce qui est comparable aux glissements de grande ampleur relevés à Hawaï ou à la Réunion par exemple.

Les vastes avalanches de débris peuvent générer, selon les conditions de mises en place, des séismes (séismes hawaiiens de 1868 et 1975) ou bien des raz-de-marée. À Mayotte, des indices [5] existent en faveur de ces deux types de phénomènes, mais les liens de cause à effet ne sont pas encore établis.

La morphologie concave observée au large de Saziley est interprétée comme la trace d'un effondrement gravitaire de la totalité du versant (récif-barrière et flanc). Les deux cônes (fort probablement volcaniques) de 400 m de hauteur observés au centre de la loupe d'arrachement, pourraient être les témoins d'un phénomène éruptif à l'origine de la déstabilisation de ce secteur. De tels écroulements catastrophiques, liées à l'intrusion du magma, sont en effet reportés dans d'autres volcans (Mont Saint-Helens, Hawaii). L'implication du récif dans l'effondrement atteste d'un phénomène récent (moins de 1,5 Ma).

Enfin, cette campagne met en évidence plus de 200 monts sous-marins, probablement des volcans ! Ces petits édifices sont hauts de 100 à 500 m environ au dessus du plancher
océanique, c'est à dire qu'ils sont aussi élevés que les reliefs observés à terre à Mayotte... De forme conique ces reliefs présentent parfois une forme évasée au sommet qui est interprétée comme un effondrement du toit de l'intrusion, la présence de cratères étant peu probable en raison de la pression régnant à ces profondeurs.

## Conclusion

La mise en évidence de nombreux types de structures confirme la complexité de la construction et de l'évolution de Mayotte. L'île comporte trois volcans principaux édifiés entre le Miocène et le Pliocène et sur lesquels se sont épanchés des édifices holocènes à subactuels. À l'instar de nombreuses îles volcaniques, les phénomènes d'érosion et de transport de matériaux détritiques sur les pentes sont dominants pendant toute l'histoire du volcan. La création de secteurs tectoniques en extension (Mtsamboro et Saziley) semble avoir participé à la concentration de l'activité éruptive dans le Nord-Ouest et le Sud-Est. Il en résulte un modèle où l'activité éruptive de construction de Mayotte se concentre suivant une ligne régionale Nord-Ouest à Sud-Est (en liaison avec la tectonique extensive du Nord-Ouest ou gravitaire du Sud-Ouest), de même direction que l'archipel des Comores, et que l'activité de déstabilisation se concentre sur les flancs de cette ligne éruptive, au Nord-Est et au Sud-Ouest.

## Références

[1] J.C. Audru, A. Bitri, J.F. Desprats, C. Mathon, N. Maurillon, P. Sabourault, M. Terrier-Sedan et O. Sedan, Projet risques naturels et érosion à Mayotte : résultats d'année 1, Rapport BRGM/RP-51738-FR, 2002.

[2] D. Debeuf, Étude de l'évolution volcano-structurale et magmatique de Mayotte (archipel des Comores, océan Indien), Thèse de doctorat de l'Université de la Réunion (2004)

[3] W.C. Dullo, G.F. Camoin, D. Blomeier, M. Colonna, A. Eisenhauer, G. Faure, J. Casanova and B.A. Thomassin, Morphology and sediments of the fore-slopes of Mayotte, Comoro Islands : direct observations from a submersible, Spec. Publs int. Ass. Sediment. (1998) 25, p. 219-236.

[4] P.Y. Gillot, J.C. Lefèvre and P.E. Nativel, Model for the structural evolution of the volcanoes of Réunion island, Earth and Planetary Sciences Letters (1994), 122, p. 291-302.

[5] S. Hachim, Catastrophe ! Mayotte perd sa mémoire, Mémoire de DEA de Géographie de l'Université P. Valéry de Montpellier, 2004.

[6] SHOM, Ile de Mayotte, cartes 6237, 6530, 7492, 7493 (1974-2000).

[7] L. Stieltjes, Carte géologique de Mayotte à 1/50 000 et sa notice. Éd. BRGM, 1988.

[8] B.A. Thomassin, A. Arnoux, J. Coudray, C. Froget, B. Gout, G. Kouyoumontzakis, J.P. Masse, Y. Reyre, J.P. Reys et E. Vacelet, La sédimentation actuelle dans le lagon de Mayotte (île volcanique à récif-barrière, SW océan Indien) et son évolution récente en liaison avec les apports terrigènes, Bull. Soc. Géol. France 8 (1989), t. V, n° 6, p. 1235-1251.

[9] B. Thomassin, Mayotte, île volcanique à large lagon (N. Canal de Mozambique, Océan Indien) : sa construction et celles de ses récifs coralliens. Bulletin des Naturalistes, Historiens et Géographes de Mayotte, n° 1 (1999), p. 4-18 et 21-30.
[10] J. Zinke, J.J.G. Reijmer, B.A. Thomassin, W.C. Dullo, P.M. Grootes et H. Erlenkeuser, Postglacial flooding history of Mayotte Lagoon (Comoro Archipelago, southwest Indian Ocean), Marine Geology (2003), 194, p. 181-196.

## Figures

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Figure 1 : (a) la trace du point chaud des Comores, depuis les Glorieuses jusqu'à Grande Comore et (b) carte des grands ensembles géologiques de Mayotte à terre et dans le lagon (modifié d'après Stieltjes, 1988).
<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Figure 2 : le navire océanographique Marion-Dufresne 2, de l'Institut Polaire.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Figure 3 : en haut, la carte des fonds marins de Mayotte d'après les levés de BathyMay en janvier 2004. Le lagon est laissé en blanc, ainsi que quelques secteurs aux données non traitées. En bas, superposition des reliefs aériens et sous-marins à la même échelle, comme si ils étaient observés depuis l'est de Mayotte.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>Figure 4 : carte de l'interprétation des fonds marins de Mayotte d'après les levés de janvier 2004. Canyons, plate-formes effondrées, glissements sous-marins et volcans sont les traits majeurs du relief. Les étoiles sont les épicentres des séismes de magnitude supérieure à 4, recensés à Mayotte depuis 1936.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>Figure 5 : exemple en 3D de plateau limité par une falaise et de canyons, au large du lagon de Bouéni (échelle des profondeurs sur la figure 3). Les sédiments issus et de l'érosion et du lagon sont canalisés par les canyons depuis les plateaux sous-marins jusqu'à la plaine abyssale.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>Figure 6 : glissement sous-marin de plusieurs kilomètres de longueur (relief « fripé ») provenant de la déstabilisation d'un versant au large du lagon de Sada (échelle des profondeurs sur la figure 3).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>Figure 7 : deux volcans au large du lagon de Saziley qui, lors de leur mise en place, ont probablement provoqué l'écroulement du versant et de la barrière récifale (échelle des profondeurs sur la figure 3).</figcaption></figure>