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OmanDP : le forage scientifique version XXL

Le 3 septembre dernier, après quatre semaines en mer, l’équipe scientifique ChikyuOman2018 Leg4 débarquait avec deux jours d’avance sur le planning pour éviter Jebi, un des nombreux typons qui ont frappé le Japon cet été. Cette équipe, menée par Katsuyoshi Michibayashi (Nagoya University) et Marguerite Godard (Géosciences Montpellier), venait de réaliser en quatre semaines seulement, la description et l’analyse de 1 007 mètres de carottes de péridotites et serpentinites forées dans le massif de Wadi Tayin, au sud de l’ophiolite d’Oman dans le cadre de Oman Drilling Project1, projet de forage scientifique parmi les plus ambitieux du programme ICDP (OmanDP ; Site BA1).

Ainsi s’achevaient les phases opérationnelles d’OmanDP1. Ces opérations avaient commencé en décembre 2016 par les forages des sites GT1 et GT2 échantillonnant les gabbros de Wadi Gideah auxquels Benoît Ildefonse avait participé (lire l’article). L’objectif d’OmanDP est de comprendre l’ensemble des processus associés aux transferts de masse et d’énergie qui créent et modifient la croûte océanique et le manteau sous-jacent depuis les dorsales jusqu’aux zones de subduction. Ces processus de transferts entre le manteau, la croûte, l’hydrosphère, l’atmosphère et la biosphère ont lieu à des températures (d’environ 1350 jusqu’à 20 °C) et des profondeurs (<10 km jusqu’à la surface) très variables. Ils peuvent être décryptés à partir des études pétrophysiques, pétro-structurales, minéralogiques et (bio-)géochimiques fines des roches qu’ils affectent mais cela implique un échantillonnage continu de la croûte et du manteau, difficile et, à ce jour, jamais réalisé en domaine océanique.
L’ophiolite d’Oman, et en particulier le massif de Wadi Tayin au sud, préserve une section intacte de lithosphère océanique. Elle permet cet échantillonnage fin des gabbros de la croûte océanique inférieure (Sites GT1, 2 et 3), de la transition croûte-manteau (Sites CM1 & 2), du manteau lithosphérique plus ou moins altéré (Sites BA1, 2, 3 & 4) et de la transition ophiolite-semelle (Site BT1).

Quinze puits de 300 à 400 mètres de profondeur ont été forés en 184 jours dans l’ophiolite d’Oman au cours des hivers 2016-2017 et 2017-2018. Les mesures géophysiques et hydrologiques en forage ont été réalisées dans les puits par l’équipe de Géosciences Montpellier à la suite des opérations de forage. Parmi les quinze, neuf ont été carottés avec des taux de récupération de 100%. Les carottes ont été transportées au Japon pour une caractérisation préliminaire à bord du DV Chikyu (ChikyuOman2017 et ChikyuOman2018). Au cours de quatre legs d’un mois effectués au cours des étés 2017 et 2018, 3 220 mètres de carottes de roches ont été scannés, coupés, décrits (y compris en lames minces) et analysés pour leur minéralogie, propriétés physiques et leur géochimie. Cet effort colossal a rassemblé 166 scientifiques de 30 pays qui ont produit une incroyable base de données de plus de 100 000 analyses pétrophysiques et chimiques individuelles, et prélevé plus de 12 000 échantillons pour poursuivre les études en laboratoire, souvent dans le cadre de projets collaboratifs. Enfin, OmanDP a permis de créer le premier site pilote pour l’étude en continu en forage des processus actuels de serpentinisation (production d’hydrogène) et de carbonatation qui affectent les péridotites d’Oman.

Les scientifiques de Géosciences Montpellier sont fortement impliqués dans OmanDP. Plusieurs d’entre eux étaient parmi les principaux proposants. Marguerite Godard et Benoît Ildefonse font partie du comité de pilotage. Ils ont aussi été très présents durant les phases opérationnelles2. De plus, plusieurs projets de recherche portés par le laboratoire GM ou dans lesquels celui-ci joue un rôle majeur débutent actuellement comme la thèse en co-tutelle de Dominik Mock (Hannover/Montpellier), le projet ANR LISZT (coordonné par M. Godard, 2018-2022) portant en partie sur l’échantillonnage obtenu sur le Site BT1, ou bien l’expertise de la géophysique et de l’hydrologie en forage : P. Gouze et P. Pezard sont très actifs dans le développement et l’équipement en forage du site pilote BA en collaboration avec J. Matter (NOC, Southampton).

Les résultats préliminaires d’OmanDP ont été ou seront présentés au cours de plusieurs sessions spéciales en 2017 et 2018 à l’AGU et à l’EGU3.


1 OmanDP est un projet scientifique international porté par P. Kelemen (LDEO, Univ. Columbia) et dirigé par J. Matter et D. Teagle (Univ. Southampton, UK) financé par un consortium rassemblant ICDP et IODP, des contributions des États-Unis (NASA, NSF, Deep Carbon Observatory), du Japon (JAMSTEC, Japanese Society for the Promotion of Science), de la Suisse (Swiss National Science Foundation), de l’Allemagne (German Research Foundation) et des fonds européens (ERC).

2 Laurent Brun, Bernard Célérier, Marguerite Godard, Philippe Gouze, Gilles Henry, Benoît Ildefonse, Richard Leprovost, Gérard Lods, Jehanne Paris, Philippe Pezard et Julie Noël

3 Session “V43G Initial Results from the Oman Drilling Project”, Kelemen, Coggon & Matter, AGU Fall meeting, New Orleans (USA) 11-15 dec. 2017 ; session “V015 Crustal formation, fluid-rock reactions and subsurface microbial communities in the Samail ophiolite : Results from the Oman Drilling Project and related research”, Teagle, Matter, Kelemen, Templeton, AGU Fall meeting, Washington DC, 10-14 dec. 2018 ; suggested session “The formation and modification of oceanic crust and the upper mantle : Insights from the Oman Drilling Project and related investigations in the oceanic lithosphere”, Harris, Matter, Godard, EGU General Assembly 2019, Vienna (Austria), 7-12 April 2019