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L’érosion hydrique dessine les paysages, tandis que les eaux souterraines jouent un rôle dans la création des vallées en forme de théâtre et des canyons.
Alors que les eaux souterraines auraient façonné les fonds marins des zones côtières connus sous le nom de marges continentales, le lien entre l’érosion par les eaux souterraines et ces paysages repose généralement sur des études terrestres.
«Nous devons réévaluer les données sur le rôle des eaux souterraines dans la géomorphologie en mer en général et sur l’érosion des canyons en particulier, en portant une attention à la marge continentale», explique Aaron Micallef, coordinateur du projet MARCAN, financé par l’UE et soutenu par le Conseil européen de la recherche.
Les marges continentales représentent presque un cinquième du fond océanique, hébergent des ressources maritimes, présentent des risques géologiques, et sont une archive de l’activité climatique et géologique passée. Les canyons sous-marins, qui entaillent 20 % des marges continentales, sont des zones riches en biodiversité, régulant les processus océanographiques et offrant un compte-rendu des réservoirs d’hydrocarbures du passé.
MARCAN utilise une combinaison de mesures géophysiques et de données de forage pour développer des modèles 3D des eaux souterraines et du paysage afin de mieux comprendre leur évolution au fil du temps.
«Notre idée était que le fait d’ignorer l’impact du niveau de la mer et des fluctuations des eaux souterraines a certainement mené à des conceptions beaucoup trop simplifiées, éventuellement incorrectes de l’évolution des marges continentales», explique Aaron Micallef. «Et nos conclusions sur le rôle joué par les eaux souterraines dans l’évolution du fond marin soulignent son importance dans l’évaluation des risques comme les glissements de terrain sous-marins.»
Les niveaux de la mer – le secret pour une modélisation plus précise
Lorsque les eaux souterraines, reconstituées par la pluie, s’écoulent le long des pentes du paysage, elles sont connues sous le terme de flux rapide d’origine topographique (TDM pour «topographically driven meteoric»).
La modélisation de MARCAN s’inspire de la réalisation que les marges continentales, passées et actuelles, ne peuvent être comprises qu’en étant considérées par rapport à des niveaux de mer inférieurs et à des systèmes d’eaux souterraines TDM qui s’étendent au large.
En effet, durant 80 % des 2,5 millions d’années passées, les niveaux de la mer étaient inférieurs aux niveaux actuels. Des niveaux inférieurs laisseraient une plus grande partie du plateau continental exposé, réduiraient la pression de l’eau de mer, et créeraient davantage d’énergie potentielle associée aux eaux souterraines en raison des élévations plus élevées. Fondamentalement, la plus grande surface disponible pour permettre à la pluie d’approvisionner les eaux souterraines crée également les conditions idéales pour qu’elles puissent s’étendre au-delà des littoraux actuels,
ce qui a de grandes répercussions sur la topologie locale. «Nos simulations montrent qu’à des niveaux de mer inférieurs, la recharge TDM doit avoir créé de grandes nappes phréatiques et d’importants flux d’eaux souterraines. Cela aurait généré de fortes pressions sur les sédiments du plateau continental et des talus supérieurs, augmentant leur risque d’affaissement», ajoute Aaron Micallef.
Des ressources inestimables en mer
Les systèmes d’eaux souterraines en mer, alimentés par la recharge TDM, sont connus pour créer des réservoirs d’eau saumâtre et douce de bonne qualité avec des volumes mondiaux estimés à environ 500 000 km2.
L’équipe a recueilli ses données géophysiques des eaux et littoraux de Nouvelle-Zélande et de Malte.
Le projet a confirmé que la recharge TDM dans des conditions de faibles niveaux de mer semble être le mécanisme global clé pour apporter des eaux souterraines aux réservoirs en mer. En Nouvelle-Zélande, où l’équipe a assemblé l’un des meilleurs ensembles de données sur les eaux souterraines du monde, ce phénomène a probablement eu lieu durant 300 000 ans, lors des trois derniers âges glaciaires.
L’équipe a également découvert des preuves tangibles de l’existence d’un réservoir d’eaux souterraines au large de Malte, particulièrement important étant donné que cet archipel est l’un des pays les plus pauvres du monde en matière de ressources en eau par habitant.
Des ressources en eau douce
L’eau et l’environnement marin sont des priorités pour l’UE, comme l’ont démontré les directives sur l’eau et la stratégie pour le milieu marin. MARCAN contribue aux données de base sur l’environnement, aux connaissances scientifiques, aux outils d’observation et aux modèles quantitatifs pour aider les décideurs à concevoir les meilleures politiques environnementales, tout en exploitant de manière durable les précieuses ressources en eau douce en mer.
Les secteurs qui misent sur l’ingénierie des fonds marins, la séquestration du dioxyde de carbone, ainsi que les gisements miniers et la prospection pétrolière, seront intéressés par les travaux de MARCAN car ils améliorent les connaissances sur les changements climatiques et hydrologiques passés, et aident à affiner les évaluations de risques. MARCAN pourrait même contribuer aux évaluations sur l’habitabilité d’environnements extrêmes, comme les grands fonds marins et même d’autres planètes.
«Nous étudions désormais la manière dont le flux des eaux souterraines modifie les matériaux du fond marin jusqu’à ses particules sédimentaires, avec de premiers résultats encourageants. Mais un changement progressif dans les connaissances nécessite un forage hydrogéologique pour un échantillonnage et des tests précis. Nous avons une proposition en attente avec le Programme international de découverte des océans pour débuter ces recherches», conclut Aaron Micallef.