Sédimentation marine

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La sédimentation marine comprend tous les processus impliquant des particules abiotiques, vivante ou issues de la nécromasse, qui forment la neige marine et descendent vers le fond pour progressivement y former des couches de dépôts (qui ont formé dans le passé l'essentiel des roches sédimentaires).

Mécanismes[modifier | modifier le code]

Les mécanismes qui régissent la sédimentation marine sont liés à la production des particules minérales ou biologiques (la neige marine) qui vont en grande partie se déposer sur les fonds océaniques. La nature et le mode de transport de ces sédiments influeront sur leur texture, densité et nature physicochimique, de même que les organismes qui y vivent (animaux fouisseurs) ou s'y nourrissent.

Ces phénomènes dépendent du climat, du relief et de la répartition des terres émergées, de la morphologie et de la profondeur du fond des océans, des mouvements des masses d’eau et de leur richesse en éléments nutritifs. L’évolution de ces facteurs et du niveau de la mer au cours des temps géologiques explique les changements de nature pétrographique des couches sédimentaires, où alternent calcaires, marnes, argiles, grès….

Les matériaux sédimentaires arrivent à l’océan sous forme solide ou sous forme d’éléments chimiques dissous dans l’eau. Ces derniers sont extraits de l’eau de mer par des organismes vivants ou au cours d'une précipitation chimique.

Selon les milieux, étagés suivant la profondeur, on trouve des associations biologiques et des proportions de particules continentales différentes.
Les grands fleuves modifient ainsi les marges des continents par leur apport terrigènes. L'éventail sous-marin ainsi formé ou la plate-forme continentale, peu profonde, permet le développement d’algues à squelette calcaire et de coquilles d’invertébrés formant parfois des récifs (coraux). Dans ce domaine vit aussi sur le fond une abondance de micro-organismes. Tous ces êtres vivants extraient le carbonate de calcium de l’eau de mer.

Cas particuliers[modifier | modifier le code]

Les régions d’arc insulaires fournissent à l’océan des projections volcaniques qui se mélangent aux restes d’organismes vivant à la surface et aux produits de l’érosion des volcans pour former d’épaisses séries volcano-sédimentaires. Des couches de cendres provenant d’éruptions catastrophiques (Santorin, en Grèce, Krakatoa, en Indonésie) peuvent s’intercaler dans les autres types de sédiments.

Le volcanisme sous-marin, très actif dans les dorsales médio-océaniques, mais aussi les chaînes volcaniques de l’océan Pacifique et de l’océan Indien, produit également particules et sources hydrothermales permettant le développement d’un monde vivant, qui utilise l’énergie géothermique à la place de l’énergie solaire. Ces reliefs volcaniques, situés au-dessus de la profondeur à laquelle le calcaire est dissous, préservent les coquilles provenant du plancton de surface qui disparaissent plus bas.

Dans le domaine des grandes profondeurs se forment de nouveaux minéraux au contact eau-sédiments (nodules polymétalliques, argiles), à partir des eaux plus riches en éléments chimiques qui imprègnent les sédiments.

Les icebergs peuvent jouer le rôle de radeaux transporteurs ; dans le passé, avec des cycles de 6000 à 7000 ans correspondant à des hausses du niveau de la mer, une grande quantité de glace a quitté le pôle nord, dont des icebergs emportant des roches prélevées au socle sous-jacent. Ces roches ont parfois été relâchées beaucoup plus au sud, et sont retrouvées dans les sédiments marins[1].
Ces évènements sont dits « événements de Heinrich », du nom du géologue qui les a expliqués[1].

Environnement[modifier | modifier le code]

Le sédiment marin est de nature variée ; il est aéré dans le cas des graviers et sables grossiers et abrite alors souvent une microfaune et une communauté d'organismes adaptée au substrat, vivant plutôt en aérobiose.
Il peut au contraire être très anoxique dans le cas des vases par exemple. Des phénomènes de méthylation ou de production de méthane ou de gaz toxiques peuvent s'y produire.

Dans un contexte de pollution portuaire, estuarienne ou de pollution marine, autour de certaines épaves ou de dépôts de munitions immergées ou de zone de clapage en mer, les sédiments marins sont susceptibles d'avoir accumulé, éventuellement durablement des polluants (sédiments portuaires et estuariens notamment).

Le clappage en mer de sédiments curés dans les port a été et est encore une cause de transferts de pollution des ports vers l'océan. Les curages sont maintenant plus réglementés, dans la plupart des pays. Il faut donc récupérer et gérer à terre une partie des sédiments les plus pollués alors que se précise depuis la fin des années 1990 dans de nombreux pays un statut juridique de déblai de dragage extrait de son milieu d’origine. Au regard du droit, la dangerosité toxicologique et écotoxicologique d'un sédiments peut a minima s'apprécier selon les normes sols et boues utilisés dans le domaine des boue de station d’épuration (décret n°97-1133 du 8 décembre 1997 et arrête du 8 janvier 1998).

Des niveaux de références ont été établis (en France par arrête du 14 juin 2000) pour les analyses de sédiment (marins, estuarien, portuaires...)[2]. Ils sont susceptibles d'être périodiquement révisés, sur la base de l'évolution des connaissances scientifiques. Au delà de ces seuils, il y a interdiction d'immersion et des précautions particulière sont à prendre pour la récupération, le transport et le stockage de ces sédiments en décharge[2]. De son côté, le Modèle:Conseil de l'Europe a publié le 19 décembre 2002 une liste de critères et procédures d’admission des déchets dans les décharges, en application de l'article 16 de la directive 1999/31/CE (Aida), avec trois seuils pour : les déchets dits « inertes », les déchets non dangereux et les déchets dangereux[2]. Les tests les plus utilisés sont les tests de lixiviation, qui sous-estiment les risques de relargage par bioturbation et parfois de dispersion par les courants marins. En France des entités telles que VNF ou le port autonome de Rouen en charge de gérer de grandes quantités de sédiments pollués ont produits leurs propres outils de gestion et de mesure du risque (seuils d'utilisation pour différents usages ou stockage)[2].

De nombreuses études portent sur l'intertage[2] voire la valorisation de sédiments marins pollués (comme sédimatériaux par exemple).

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

  • (fr)

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (fr) Agostini F., (2006) « Inertage et valorisation des sédiments de dragage marins » ; Thèse de l’école centrale de Lille 207 p
  • (fr) Behmanesh J. (2008) « Étude de la durabilité d’un sédiment, traité au ciment et additifs » ; Thèse de doctorat de l’Université de Caen. 214p
  • (fr) Colin D (2003) « Valorisation des sédiments fins de dragage en technique routière » ; Thèse de doctorat de l’Université de Caen
  • (fr) Foucher J (2005) « Valorisation des déblais sableux de dragage portuaire en France métropolitaine » ENTPE.
  • (fr) Gosselin A, Blackburn D, Bergeron M (1999) Protocole d’évaluation de latraitabilité des sédiments, des sols et de boues à l’aide des technologies minéralurgiques ; Direction de la protection de environnement ; Canada. Mars 1999
  • (fr) Kribi S (2005) « Décomposition des matières organiques et stabilisation des métaux lourds dans les sédiment de dragage ». Thèse de doctorat de l’Institut des Sciences Appliquées de Lyon, 220 pages
  • (fr) Ray Francis (date ?) Étude physico-mécanique et environnementale du composite vase-chaux et additifs (cité par thèse de Silitonga, E. ; Valorisation des sédiments marins contaminés par solidification/stabilisation à base de liants hydrauliques et de fumée de silice
  • (fr) Rekik B (2007) « Propriétés géotechniques des sédiment de dragage traités au ciment » Thèse de doctorat de l’Université de Caen
  • (fr) Rey F, Levacher D, Quenec’h J-L (2000) Composites cimentiers à base de mélanges vase-chaux ; étude globale de la micro-structure minéralo-organique et des comportements physico-mécaniques. Revue française de génie civil vol 6, n°4 pp°663-681
  • (fr) Silitonga, E. (2010) Valorisation des sédiments marins contaminés par solidification/stabilisation à base de liants hydrauliques et de fumée de silice (Dissertation doctorale, Université de Caen), PDF, 244 pages mis en ligne avec archives-ouvertes.fr
  • (fr) Silitonga E, Shrivastava A et Levacher D (2008) Influence of fly ash addition on the mechanical properties of treated dredged material. International symposium on sediment management, Lille 9-11 juillet 2008. p 243-252
  • (fr) Alzieu C (1999) « Gestion des sédiment portuaires » Dans : Dragage et environnement ; Sol in : Etat des connaisances. Editions Ifremer , 223p.
  • (fr) Than N-T (2009) « Valorisation de sédiments marins et fluviaux en technique routière » ; Thèse de doctorat, l’école des Mines de Douai, 187p
  • (en) Yin, J-H et Lai C-K , (1998) Strength and stiffness of Hong Kong marine deposits mixed with cement ; Geotech. Eng., 29 (1), pp.29-44
  • (fr) Zhibo D. (2008) Caractérisation, stabilisation et solidification de sédiment marin. Thèse de doctorat, Université de Caen, 145p

Voir aussi :

Références[modifier | modifier le code]

  1. a et b John Chappell , Sea level changes forced ice breakouts in the Last Glacial cycle: new results from coral terraces ; Quaternary Science Reviews Volume 21, Issue 10, May 2002, Pages 1229-1240 Decadal-to-Millennial-Scale Climate Variability doi:10.1016/S0277-3791(01)00141-X (Résumé)
  2. a, b, c, d et e Silitonga, Ernesto (2010). Valorisation des sédiments marins contaminés par solidification/stabilisation à base de liants hydrauliques et de fumée de silice (Dissertation doctorale, Université de Caen), PDF, 244 pages. Voir notamment p 42 et suivante, chap 2.2.3. Règlement de la gestion des sédiments