Les fonds marins du Plateau des Guyanes sont nés lorsque le supercontinent du Gondwana s’est déchiré, il y a près de 100 millions d’années. Les géologues s’intéressent aujourd’hui particulièrement à une zone charnière de cette déchirure continentale, le Plateau sous-marin de Demerara, exploré au cours de la mission IGUANES.

Les fonds marins situés au large de la Guyane, jusqu’alors quasiment inexplorés, cristallisent aujourd’hui un intérêt croissant. Portées par le renouveau de la prospection pétrolière, plusieurs campagnes d’exploration océanographique se sont effectivement succédées depuis le début des années 2000. D’industriel et juridique, l’intérêt est devenu scientifique, lorsque, en collaboration avec l’Ifremer de Brest, des chercheurs de l’Université de Perpignan, regroupés autour de Lies Loncke, et associés aux Universités des Antilles-Guyane, Brest, Grenoble et Toulouse, se sont mobilisés, depuis 2008, pour lever une partie du voile de mystère qui entoure la géologie de la marge guyanaise. Se focalisant sur le Plateau de Demerara, vaste promontoire immergé au large du Maroni, ils ont embarqué en mai 2013 à bord de l’un des principaux navires de la flotte scientifique française,  L’Atalante, pour la Mission IGUANES.
Les données collectées apportent des informations d’une précision encore jamais atteinte sur la morphologie des fonds sous-marins guyanais et la structure géologique de leur sous-sol. Une fenêtre est désormais ouverte sur les plus de 100 millions d’années d’Histoire qui composent les différentes étapes de la naissance de cette partie de la marge sud-américaine.

L’exploration océanographique en Guyane

Les premières explorations de la marge guyanaise datent des années 1970, lorsque les compagnies Exxon et Elf cherchent à évaluer le potentiel pétrolier de la région. Les résultats, peu probants du point de vue pétrolier, permettent tout de même une première description. Près de 30 ans plus tard, l’avènement de technologies de prospection plus fines permet la reprise des investigations, et, en 2004, la compagnie Hardman Resources identifie une structure géologique à fort potentiel. La présence effective de pétrole est finalement vérifiée en septembre 2011, à la faveur de forages réalisés à 150 km au large de Cayenne, par plus de 2000 m de fond, et sous 5711 m de roches, par un consortium pétrolier regroupant les compagnies Tullow Oil, Shell, Total et Northpet.
Les premières données publiques sont acquises en 2003, au cours de la campagne GUYAPLAC, pour définir les limites du plateau continental juridique. Cette campagne fait partie du programme national EXTRAPLAC, mis en œuvre pour étudier, dans le cadre de la Convention des Nations Unies sur le Droit de la Mer (1982), les possibilités d’étendre les zones marines sous juridiction française au-delà des limites de la zone économique exclusive.
C’est par l’exploitation scientifique des données GUYAPLAC que Lies Loncke et son équipe entament leurs travaux sur la marge guyanaise et mettent en place, une nouvelle mission scientifique, la Mission IGUANES, opérée en mai 2013 et spécifiquement focalisée sur le Plateau de Demerara. Le programme d’acquisition de cette campagne de 23 jours, menée avec les moyens de l’Ifremer, comprend une cartographie haute résolution des reliefs sous-marins de la partie Sud-Est du plateau, complétée par de l’imagerie sismique, une exploration de la structure générale du plateau, ainsi que du carottage, des mesures de flux de chaleur et le dépôt d’appareils de courantologie profonde.

Le plateau continental guyanais.

D’un point de vue géologique, ce n’est pas le trait de côte qui marque la frontière entre continent et océan. Les roches qui composent le continent dessinent en réalité une pente douce qui, en Guyane, se prolonge en mer jusqu’à 150 km du littoral, sous moins de quelques centaines de mètres d’eau. Cette partie immergée des continents définit ce que l’on nomme, en géologie, le plateau continental. Il se termine par un brusque à-pic, le talus continental, qui, telle une titanesque marche d’escalier, fait la transition avec le plancher océanique des plaines abyssales atlantiques, près de 4500 m plus bas. Cette falaise sous-marine est directement héritée de l’époque où, il y a plus de 100 millions d’années, l’ouverture de l’océan Atlantique déchirait le mégacontinent du Gondwana pour séparer l’Amérique du Sud, de l’Afrique. Elle marque ainsi la bordure sud-américaine de l’ancienne déchirure continentale séparant à ses pieds, les roches continentales du Plateau des Guyanes, des roches océaniques qui forment le sous-bassement géologique de l’Océan Atlantique.
Le Plateau de Demerara, lui, se trouve au large de l’embouchure du Maroni, à cheval entre Guyane et Suriname, là où le plateau continental dessine une sorte de péninsule immergée par 1000 à 2000 m de fond et qui avance vers l’océan Atlantique sur 220km, avant de brutalement plonger vers les abysses.

Instabilité des pentes et glissements sous-marins

Aujourd’hui, la déchirure originelle du Gondwana se matérialise par un talus continental aux pentes abruptes et à l’équilibre précaire. Ces falaises instables sont peu à peu démembrées par d’imposants glissements sous-marins dévalant vers les plaines abyssales. Sur le fond, les relevés de cartographie fine opérés pendant la Mission IGUANES permettent de suivre, tout au long des 380 km du plateau, les cicatrices abandonnées par ces immenses arrachements. En profondeur, l’imagerie sismique révèle quant à elle les surfaces basales le long desquelles glissent ces gigantesques masses de roches. En contrebas, ces dernières s’empilent pour former un complexe glissé qui, couvrant une zone vaste de plus 10 000 km2, figure parmi les plus grands au monde.
De tels glissements pourraient avoir un caractère catastrophique et avoir été à l’origine de tsunamis, mais cet aspect reste à étudier via l’exploitation des nouvelles données acquises (estimation des volumes glissés, calendrier et récurrence des évènements, modélisation de l’impact de telles remobilisations de matériel sur les mouvements de la surface marine).

“ Pockmarks ” et courantologie des eaux profondes

La cartographie réalisée révèle également l’existence, à la base du talus continental, de nombreuses dépressions circulaires, d’échelle kilométrique, dites en “ pockmarks ”. Si certains de ces pockmarks pourraient avoir été créés par des sorties de gaz en fond de mer, la géométrie des dépressions, étirées en queue de comète vers le Sud-Est, est contrôlée par des courants de fonds, associés à la circulation océanique globale, et qui viennent affouiller les sédiments. Les caractéristiques, direction et intensité de ces courants, ont pu être mesurées par un dispositif de courantométrie immergé pendant 8 mois. Leur vitesse peut atteindre 30 cm par seconde.

 

Les modalités de l’ouverture de l’océan Atlantique expliquent les morphologies du Plateau de Demerara (D) et de sa marge sœur, en Afrique, le Plateau de Guinée (G). Tous deux se trouvent à l’intersection de deux domaines océaniques, l’Atlantique central et l’Atlantique équatorial, qui s’ouvrent successivement. L’Atlantique central est le premier à s’ouvrir, il y a environ 200 millions d’années, lorsque les supercontinents du Gondwana (Afrique et Amérique du Sud) et de la Laurussia (Europe et Amérique du Nord) se séparent. Dans le même temps, la bordure ouest du Plateau de Demerara, encore accolé au Plateau de Guinée, se forme. Les bordures est et nord se dessinent, il y a 140 millions d’années, lorsque le Gondwana commence à se déchirer pour former l’Amérique du Sud et l’Afrique [Modifié d’après Basile et al., Tectonophysics, 2012].

 

Aléas géologiques aux Antilles et en Guyane

Un millier de kilomètres seulement sépare la Guyane des Antilles. Du point de vue de la géodynamique et des aléas naturels, cela suffit pour que tout oppose ces deux territoires. L’archipel des Petites Antilles est bâti sur une zone de subduction où les fonds océaniques atlantiques plongent sous la plaque caraïbe pour s’enfoncer dans les profondeurs du manteau terrestre. Ce processus est à l’origine d’un volcanisme explosif au pouvoir destructeur avéré (éruption de la montagne Pelée en Martinique en 1902, par exemple), et d’une sismicité régulière dont le potentiel, bien qu’encore mal connu, pourrait égaler celui des récents mégaséismes de magnitude 9.0 et plus du Japon ou de l’Indonésie.
Situé en plein cœur de la plaque sud-américaine, loin de toute tectonique active, le bouclier guyanais, lui, est à l’abri de processus géologiques aussi spectaculaires. Même si le séisme survenu à l’embouchure de l’Approuague en 2006 est venu rappeler que le risque n’était pas nul, ce genre d’évènement reste exceptionnel et semble limité à des magnitudes de l’ordre de 5.0. À terre, sur deux siècles, seulement 2 autres séismes ont été répertoriés, l’un en 1949, l’autre en 1951, tous les deux dans la région de l’Oyapock. En mer, même si la tectonique associée à l’ouverture de l’Atlantique est terminée depuis bien longtemps, un séisme survenu en 1885 atteste d’une certaine activité sismique dont l’étude est encore à mener. Cette activité sismique pourrait jouer un rôle de déclencheur pour les glissements gravitaires observés le long du talus continental.

Arnauld Heuret, Université des Antilles et de la Guyane / Lies Loncke, Université de Perpignan Via Domitia / France Pattier, Université du Maine, Le Mans / Walter Roest, Ifremer Brest