DIRECTION DES T É L É C O M M U N I C A T I O N S DU RÉSEAU INTERNATIONAL

(D.T.R.I.)

Immeuble P.T.T. Bercy246, rue de Bercy. 75584 PARIS Cedex 12

Tél.: 346.12.55

EXAMEN DES CAUSES POSSIBLES DES AVARIES SUBIESPAR LE CABLE TÉLÉPHONIQUE FRANCE-MAROCDANS LA VALLÉE SOUS-MARINE DE PENMARC'H

par

G. SCOLARI, Ph. BOUYSSE, D. DRIESEN

r^:

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

Département géologie marineB.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.00.12

76 SGN 292 MAR Juillet 1976

NOTE LIMINAIRE

LE PLAN L établi à partir des minutes de sondes du S.H.O.M. EST

CONFIDENTIEL (instruction de l'Etat-Major de la Marine Nationale)

RESUME

L'étude a été réalisée à la demande de la Direction desTélécommunications - relations internationales3 service des cables sous-marins.

Elle a pour objet d'examiner3 à partir de la bibliographieexistante3 l'environnement géologique3 sêdimentologique3 hydrologiqueet physique de la vallée sous~marine Penmarc'h où passe le câble télé-phonique Penmarc 'h-Casablanca3 pour :

1 °/ tenter de trouver des explications aux nombreusesavaries subies par ce conducteur en 19?'3 et 1974 entreles répéteurs i?g et ¿?i0 situés respectivement en amontet en aval de la vallée j

2°/ proposer des essais et campagnes complémentaires pourêtayer ou infirmer les hypothèses présentées j

3°/ suggérer3 si nécessaire3 un nouveau tracé mettant lecâble à l'abri de futurs dommages.

Pour ce qui concerne le point 13 les hypothèses les plusvraisemblables ressortissent à la mise en mouvement du câble3 localementen 8uspension3 par les courants alternatifs ou rotatifs dont l'existenceest démontrée sur le fond ou à des tractions dues à des déplacements dessols porteurSj glissements3 fluages ...

Des expériences (point 2) sont proposées en laboratoirepour vérifier mécaniquement le bien-fondé de ces suggestions ainsi qu'unereconnaissance photographique de la vallée et de ses environs immédiats.

C'est après l'exécution de ces travaux complémentairesqu'un nouveau tracé (point 3) pourra être3 le cas échéant¡proposé.

T A B L E des M A T I E R E S

Note liminaire

Résumé

Table des matièresListe des figures, pianahes et plans Page

I - SYNTHESE DES CONNAISSANCES SUR LA VALLEE DE PENMARC'H

1.1 Çadre_mgrphglggigue

1.1.1 - Profil longitudinal 1

1.1.2 - Profils transversaux 2

1.2 Çadre_géo1 ggigye_et_sédimentglggigue 2

1.2.1 - Soubassement rocheux 2

1.2.2 - Sédiments superficiels 4

1.2.3 - Observations photographiques 5

1.2.4 - Hypothèses sur la formation de la vallée sous-marine

1.3 Qç§anographie_physigue 7

1.3.1 - Plateau continental 7

1.3.2 - Golfe de Gascogne 8

1.3.3 - Mesures dans d'autres secteurs 9

1.4 Mise_en_mgyyement_des_sédiments 10

1.4.1 -Définitions 10

1.4.2 - Courants de turbidité 11

1.4.3 - Fluages, glissements et éboulements 12

2 - EXAMEN DES CAUSES POSSIBLES DES AVARIES 13

2.1 - Bref_ragBgrt_histgrigue 13

2.2 - Exameri_de_la_BOsitign_du_çâble_et_des_avaries .... 14

2.3 - Examen_de_guelgues_hypgthèses 15

2.3.1 - Hypothèses relatives à la fatigue du cablepar les courants 15

2.3.2 - Hypothèses relatives aux mouvements du sol 17

3 - PROPOSITIONS DE TRAVAUX COMPLEMENTAIRES 18

3.1 - Exgériençe_sur_le_çâble_à_terre 19

3.2 - Çarngagnes_de_reçonnaissançe_en_mer 19

Bibliographie

Figures

Planches photographiques

Flans

Figures, planches et plans

Figures

- Schéma morphologique de la marge continentale et position de lavallée sous-marine Penmarc'h.(extr. de GONTHIER et KLINGEBIEL, 1973)

- Répartition des zones non ërodëes.(extr. de MOYES et al, 1972)

- Profils transversaux.(extr. de GONTHIER et KLINGEBIEL, 1973)

- Structure de la marge armoricaine.(extr. de MONTADERT L, DAMOTTE B, DELTEIL J.R., VALERY D, WINOCK E.,1971 - Structure géologique de la marge continentale septentrion-nale du golfe de Gascogne (Bretagne et entrée de la Manche).Hist struct. Golfe de Gascogne, Symp. I.F.P. CNEXO - Paris, lilepartie, p. 1-22.)

- Teneurs en éléments sableux des sédiments superficiels non decar-bonates ; affleurements rocheux.(extr. de MOYES et al, 1972)

6 - Position des carottes et dragages.(extr. de MOYES et al, 1972)

7 - Carotte CHC 6730 latitude 46°26f, longitude 5°58' à 4130m.(extr. de GONTHIER et KLINGEBIEL, 1973)

8 - Variations du niveau marin durant une partie du Quaternaire.(extr. de BLANC, 1972).

9 - Wilmington Submarine Canyon : neocurrent pattern.(extr. de STANLEY et KELLING, 1968)

10 - Position des fleuves en tête des vallées sous-marines aux périodesde bas niveau des mers.(extr. de PINOT, 1972)

Figures (suite)

11 - Distribution des courants en mer Celtique au mois d'avril 1950.(extr. de HENAFF, 1973)

12 - Situation des coupes A et B de la fig.13.(extr. de HENAFF, op.cit.)

13 - Coupes de température selon A et B : bourrelet dense.(extr. de HENAFF, op.cit.)

14 - Limite hydrologique à la hauteur de Penmarc'h.(extr. de HENAFF, op; cit.)

15 - Topographie de l'isotherme 11°C dans le golfe de Gascogne :présence de deux tourbillons.(extr. de HENAFF, op.cit.)

16 - Vagues internes, schéma théorique.(extr. de LAFOND, 1962)

17 - Allure des ellipses de courants au point 074 à différentesprofondeurs (env.47°31'4N - 8°27'9W).(extr. de GOULD et Me KEE, 1973)

18 - Ride Aegis et environs, position des points d'observationdes courants profonds.(extr. de AUFFRET et al, 1975)

19/20/21 - Direction et vitesse des courants dans le Gouf de Cap Breton.(extr. de OGAWA, 1973)

22 - Courants mesurés à 585m, La Jolla Fan.(extr. de SHEPARD et al, 1969)

23 - Hudson Canyon : situation, direction et vitesse des courants.(extr. de KELLER et al, 1973)

24 - Rupture de câbles par courants de turbidité au large des côtesdu Venezuela.(extr. de SHEPARD et DILL, 1966)

Figures (suite)

25 - Ruptures de câbles au large du fleuve Congo. Relation avec lescrues du fleuve.(extr. de SHEPARD et DILL op.cit.)

26 - Courants de turbidité dans la vallée sous-marine du Var.(extr. de GENNESSEAUX et al, 1971)

27 - Interprétation théorique de l'écoulement au niveau de la têtedes courants de turbidité.(extr. de GONTHIER et KLINGEBIEL, op.cit.)

28 - Suspension d'un câble en présence d'un courant océanique devitesse v .

w(extr. de RODEN et RICHARDSON, texte communiqué par DTRI).

29 - Effet du séisme d'Orléansville sur les câbles sous-marins.(extr. de JULIEN, 1955)

30 - Effet du séisme de Viti Levu sur le câble sous-marin dans lepassage de Kadavu.(extr. de HOUTZ)

Planches photographiques

A - photcsT3/9 et T3/6

B - photos T3/6 bis et T3/10

C - photo T3/11

Vallée sous-marine

des Sables d'Olonnefat. eAt cSfRESsF

D - photo L 2531-1 - large du cap Hatteras U.S .A .

Plans

I - Carte bathymétrique à 1/50.000 de la vallée sous-marine de Penmarc'l(document confidentiel du Service hydrographique de la Marine).

II - Coupe en long de la vallée le long du câble P.C.

III et IV - Coupes transversales de la vallée.

I - SYNTHESE DES CONNAISSANCES SUR LE CANYON DE PENMARC'H

1.1 - Cadre morphologique

La vallée sous-marine de Penmarc'h est située entre 47°O5*et 46°4ON et 5°2O' et 6°OO W.

fa 2 Elle fait partie du domaine morphologique armoricain selon ledécoupage proposé par BERTHOIS dans le cadre de l'ensemble marge conti-

Plan I ñentale du golfe de Gascogne sensu lato. C'est une des plus importantesde cet ensemble et celle dont le débouché est le plus bas.

1.1.1 - Profil longitudinal

La vallée (2) incise le rebord du plateau continental vers 180mPlan II et découpe largement le talus sur près de 60 km de longueur, avec une

pente moyenne de 0,77%. Les auteurs (GONTHIER, 1972, GONTHIER et KLINGE-BIEL, 1973, MOYES et al, 1972) soulignent le fait que cette valeur moyen-ne ne présente guère de signification : la pente continentale et lavallée se divisent en effet en deux provinces morphologiques :

. une partie supérieure de 200 à 2000 m

. une partie inférieure de 2000 à 4000m.

Un replat important, situé entre 1600 et 2100m sépare les deuxsecteurs à plus forte pente qui caractérisent les deux provinces mor-phologiques.

Cette distribution des pentes est directement commandée par l'a-gencement structural du soubassement rocheux auquel vient se surimposerle résultat des processus sédimentaires (progradation, érosion . . . ) .

(1) Nommée aussi "Gascogne I" par les chercheurs de l'Institut de géologiedu Bassin d'Aquitaine de l'université de Bordeaux I.

(2) Nous préférons le terme de vallée sous-marine à celui de canyon quiprête à confusión quant aux pentes réellement observées.

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La liaison avec les fonds abyssaux se fait par l'intermédiairede ce que l'on nomme le cône de déjection, par similitude avec ce qu'onobserve dans les rivières continentales.

A la hauteur du replat séparant les deux provinces morphologiques,on doit relever un léger changement d'orientation de l'axe de vallée.

L'examen attentif de la géomorphologie des talwegs permet touteune série de déductions sur l'histoire de ces entailles . Ces déductionsreposent (PRUD'HOMME, 1972, MOYES et al, 1972) sur "... l'analyse des senset de la convexité des angles formés tout le long des talwegs (...). Uneconvexité tournée vers l'aval traduit le fait qu'il y a un surplus dematériaux à éroder, donc que la vallée est relativement inactive parrapport en particulier aux vallées où toutes les courbes dessinent desangles dont la convexité est tournée vers l'amont (...)" (MOYES et al,op.cit.). Cette méthode appliquée au canyon de Penmarc'h permet de dis-

„. „ tinguer les zones où l'érosion a été - ou est - la plus active^ c'est à™' dire ici à la tête et au pied. La partie médiane,et une grande partie

des interfluves , laisse au contraire d'abondants matériaux en relief.L'étude du profil en long montre, en outre, l'existence d'escarpementstrès nets aux environs de 500m.

1.1.2 - Profils transversaux

La vallée n'est pas "simple" : de nombreux affluents font partieintégrante du réseau ; ils sont abondants en tête et au pied, ce qui

Plans III-IV est logique compte tenu des observations rapportées ci-dessus. D'unefaçon générale, les profils transversaux sont en V, sauf en tête où unetendance à la forme en U se manifeste, signe d'une activité erosive plusintense. Les flancs du "lit majeur" sont dissymétriques, les talus duSSW étant plus raides et plus élevés que ceux d'en face. L'origine decette dissymétrie est, semble-t-il, à rechercher dans l'organisationstructurale du soubassement où des failles de décrochements jouent un

Fig.2 rôle important. Des pentes atteignant 45° existent3 de même que de petitsescarpements.

1.2 - Cadre géologique et sédimentoiogique

1.2.1 - Soubassement rocheux

De nombreux travaux géophysiques et géologiques ont été menéssur l'ensemble du plateau continental sud-armoricain et dans une mesuremoindre, sur le talus. Ils sont synthétisés par la Carte géologique duplateau continental du golfe de Gascogne à 1/1.000.000 (B.R.G.M., édit.1976).

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Le rebord externe du plateau est formé de roches sédimentairesd'âge tertiaire surtout, dont l'épaisseur est de plusieurs centaines

Fig.4 de mètres ; elles sont disposées en monoclinal, c'est-à-dire qu'ellessont dans l'ensemble, inclinées faiblement vers le large, en directionduquel elles vont d'ailleurs en s'ëpaississant. Elles reposent sur lesocle armoricain (roches métamorphiques, granites ...) qui affleuredu rivage jusqu'à quelques milles au large de la côte bretonne. Les ren-seignements géologiques sur le talus lui-même sont moins nombreux. Lesquelques dragages ou carottages qui ont ramené des témoins de dépôtsantéquaternaires affleurant sur toute la hauteur de la pente à l'occa-sion d'escarpements ou de "saillants" morphologiques, correspondent àdes assises qui, dans notre secteur, s'étagent du Pliocène au Miocèneou peuvent même "descendre" jusqu'au Crétacé supérieur, voire mêmeinférieur. Les formations antéquaternaires sont constituées de rochescalcaires d'origine biologique (craies, biomicrites, faluns ...) pouvantprésenter, assez souvent, une faible cohésion.

Des accidents tectoniques - failles, décrochements - compliquentla structure simple du monoclinal ; les principaux d'entre eux sont ditsde direction armoricaine, soit ENE - WSW, parallèles à un réseau bienconnu sur le continent ; ils prennent donc en echarpe la marge continen-tale, à l'intérieur de laquelle ils découpent des compartiments en"marches d'escalier". C'est d'ailleurs probablement à ce compartimentageque l'on doit les caractères particuliers, signalés ci-dessus, des flancsde la vallée d'une part, de son profil en long d'autre part (successionde replats et de fortes pentes). Il a également exercé une influence surle développement, la position et l'orientation du réseau de vallons af-fluents.

D'autres fractures sont sensiblement perpendiculaires aux faillesarmoricaines ; sans doute ont-elles joué un rôle dans la mise en placede la vallée principale.

Ces fractures complexes sont anciennes ; elles ont pu rejouerà diverses époques géologiques, y compris au Quaternaire. Mais le secteurest actuellement considéré comme un exemple-type de marge continentaleinactive. Cela ne veut pas dire que des mouvements épisodiques de réajus-tement tectonique ne puissent actuellement avoir lieu, mouvements quipeuvent correspondre à une rupture d'équilibre d'un ou de plusieurs com-partiments qui constituent la pente sous la charge, par exemple, dessédiments meubles accumulés au cours de plusieurs milliers ou dizainesde milliers d'années. Il est toutefois bien peu probable qu'un tel évé-nement se produise fréquemment, du moins à l'échelle humaine du temps.

Dans la vallée de Penmarc'h elle-même des affleurements ont étéFig.5 repérés à 400m et entre 600 et 800m ; il s'agit de calcaires argileux et

dolomitiques dont la microfaune révèle un âge miocène moyen à supérieur.

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1.2.2 - Sédiments superficiels

L'essentiel des données exposées ci-après résulte des travauxde l'Institut de géologie du bassin d'Aquitaine qui a réalisé une série

Fig. 6 de dragages et de carottages dans la vallée sous-marine de Penmarc'h(MOYES et al. 1972, GONTHIER, 1972, GONTHIER et KLINGEBIEL 1973). Cestravaux, bien que peu détaillés, permettent néanmoins d'avoir une idéecorrecte sur la répartition des principaux faciès sédimentaires, lesquelss'expriment essentiellement en termes de granulométrie et de carbona-tométrie.

Sur le fond lui-même, on note une diminution de la teneur enparticulesde la taille des arénites (2mm - O,O63mm) de la tête de la vallëf

g »S (>90%) à sa base (<40%). Corrélativement, il y a, dans le même sens,augmentation de la teneur en particules de la taille des silts (O,O63mm -0,004 mm) et des argiles (<0,004 mm).

Le rebord externe du plateau et la tête de la vallée sont en effetoccupés par des sables coquilliers fortement calcaires roux associésà des sables fins, gris. En tête de la vallée, outre les affleurements deroches miocènes déjà évoquées et les faciès sableux, apparaissent desvases compactes lenticulaires contenant des galets de grande taille denature variée. Ces galets sont soit d'origine glaciaire (fonte d'icebergs,toujours chargés de débris divers) soit apportés par des fleuves lorsde périodes de bas niveau des mers.

C'est vers 500m que les vases sableuses dominent et les vasessilteuses à partir de 1200m.

Les sédiments sont riches en carbonate sur le rebord et en tête dela vallée (débris coquilliers) ; ils le sont à nouveau dans les 2/3inférieurs de la vallée où se manifestent des dépôts de calcite trèsfine d'origine biologique pélagique.

L'examen attentif des carottes (de 3 à 8m de long) montre unesuperposition de sédiments très divers, superposition d'ailleurs variablesuivant les points considérés ; mais on retrouve très généralement, surtoute la colonne sédimentaire, la tendance à une diminution du grainmoyen vers 1'aval.

Cette disposition générale et le caractère des divers facièssédimentaires observés dépendent bien évidemment de l'histoire géologique

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de la région. Celle-ci est déterminée, pour ce qui concerne l'èreFig.8 quaternaire, par une succession de fluctuations parfois considérables (1)

du niveau marin, dues en grande partie aux phases d'extension et derecul des glaciers. De nombreux éléments permettent d'affirmer (ANDREIEFFet al 1971) que la mer a pu stationner jusqu'à 180m au moins au-dessousdu niveau actuel. Les sables roux du rebord continental ont un facièset une faune fossile qui indiquent clairement qu'ils se sont déposésalors que la mer était au plus bas : ce sont des sédiments de type circa-littoral, actuellement reliques puisque la bathymétrie ne correspondplus, maintenant, à la profondeur de leur dépôt original.

Nous verrons plus loin qu'à ces époques de bas niveau, la pro-ximité de la cote de la tête de la vallée sous-marine a pu favoriser unetrès vive dynamique sédimentaire, comme par exemple le transport (pardes mécanismes divers) des sédiments relativement grossiers apportésen abondance par les fleuves alors tout proches vers le bas de la pentepar le canal des vallées sous-marines. L'analyse des structures sédi-mentaires tout au long de la vallée, apporte la preuve que ces mouvementsse sont produits : ils sont responsables de faciès particuliers de dépôts

Fig.7 mais aussi de traces d'érosions (d'importantes "lacunes" ont en effetété constatées). Elle montre aussi que depuis une longue période s'estétabli progressivement l'état de calme sêdimentaive qui prévaut aujourd'huisur la pente et qui est lié à la remontée du niveau des eaux depuis10.000 ans environ.

1.2.3 - Observations photographiques

L'étude des photographies sous-marines apporte des renseigne-ments extrêmement variés. Malheureusement, aucune campagne n'a étéréalisée sur la vallée de Penmarc'h elle-même. En revanche, une autrevallée située plus au Sud (par 45o55'-45°32' N , 3°39'-4°3O' W) a faitl'objet de plusieurs prises de vues (ROMANOVSKY, 1968 GIRESSE et al,1969)

Planches-photos Sur ces clichés, on peut remarquer :• A-B-C

. La présence de rides (h : 'v- 40 cm)affectant les sédimentsdans l'axe de la vallée ; sur le cliché T3/9 ces rides sont degrande amplitude, et semble-t-il, symétriques. Elles portenttémoignage de l'existence d'importants courants, probablementde caractère alternatif. La profondeur de prise de vue estcomprise entre 1800 et 1200 m par 45°5l'-52 N et 3°49'52fW.La photo couvre un secteur d'environ 1,70m x 0,80m ;

(1) BLANC, 1972)

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. toujours dans l'axe de la vallée,l'existence de blocs de l'ordredu m3 ; ces blocs reposent sur un sédiment sablonneux ridé parles courants qui affouillent au pied des blocs (clichés T3/6,T3/6 bis (1), T3/10 ; même situation et échelle approximative -que T3/9).

. la présence d'affleurements rocheux formant des corniches etdes replats (clichés T3/11, corniche habillée d'une faunefgàgàttÊ*, sédiments sableux légèrement ridés) .f-ixét

Ces observations sont intéressantes car elles donnent des indica-tions sur la présence de gros blocs qui ne peuvent être remontés par lestechniques habituelles de dragages et de courants importants ; nous re-

Fig.9 viendrons sur cet aspect ci-dessous. Des observations similaires ont étéfaites dans d'autres vallées sous-marines. Voir par exemple STANLEY etKELLING (1967), Wilmington Submarine canyon.

1.2.4 - Hypothèses sur la formation de la vallée sous-marine

Ces hypothèses sont données ici à titre indicatif ; elles com-plètent la synthèse géologique et sédimentoLogique. Une brève revue desdonnées relatives aux vallées sous-marinesdu Sud de la Bretagne a été

Fig.10 entreprise par PINOT (1972). Cet auteur note tout d'abord que la têtede la vallée paraît être située à l'extrémité NW d'un cordon de galets(poulier) soulignant le rebord continental vers 165m. Ce cordon corres-pondrait au débouché d'une ancienne rivière ayant pris naissance directe-ment sur le plateau continental au cours d'un stade régressif du QuaternairePINOT remarque aussi que, dans cette région, les interfluves ont unelargeur relativement réduite.

Il est maintenant à peu près généralement admis que le creusementd'une vallée est lié à l'existence d'un système fluviatile incisant laplateforme continentale. Ce réseau a pu se mettre en place (en utilisantévidemment le système de fractures préexistant) à la fin du Miocène(Helvétien) qui a été le témoin d'une très importante phase régressive.

Sur la pente, le mécanisme de formation des vallées est alorsamorcé : érosion au droit de l'embouchure des rivières, accumulationssur les interfluves et au niveau du cône de déjection. Le processus sepoursuit ou s'entretient (se fige) même lorsque des transgressions - etc'est actuellement le cas - ennoient fort haut le réseau hydrographique duplateau continental, ce qui provoque un ralentissement considérable ducouple érosion-sédimentation au niveau de la pente.

(1) L'inclinaison est due à l'obliquité de la caméra.

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1.3. - Océanographie physique

1.3.1 - Plateau continental

"(...) La circulation générale dans la vaste zone couvrant lamer Celtique, la Manche (...) peut se résumer en deux schémas principaux.Le premier est de type hivernal. Le refroidissement saisonnier et la tur-bulence liée aux coups de vent d'Ouest ou du Sud-Ouest (...) détruisenttoute stratification. La circulation est alors affectée par le vent etpar la circulation générale Nord-Atlantique qui est, elle-même liée aurégime général des vents. Le second est de type estival, il correspondaux longues périodes sans coups de vent, ce qui se traduit par la formationd'une thermocline très marquée (...)" (HENAFF, 1973).

Les travaux de Cooper (1949,1961, 1967) et de HENAFF (op.cit.),Fig.11 Par exemple, prouvent l'existence, en hiver, d'un mouvement cyclonique

au centre de la mer Celtique intéressant toute la couche d'eau et engen-drant des courants côtiers. A la limite du plateau, le flux général est aloorienté vers le Sud-Est en longeant l'isobathe des 200 m " (op.cit.). *

En été, les couches situées de part et d'autre de la thermoclinese comportent différemment;au Sud de la Bretagne, la circulation super-ficielle est dirigée, en moyenne, vers le Nord-Ouest alors qu'elle estSud-Est en bordure du plateau. Ceci implique donc un mouvement cycloniqueselon une ellipse dont le grand axe serait parallèle à la côte. Le mêmemouvement cyclonique se manifeste en profondeur quoique plus lent. Il

Fig.l23lS isole en son centre une masse d'eau froide et dense particulière le bour-relet dense du Sud-Bretagne.

Le plateau continental Ouest-Bretagne doit donc être divisé endeux parties bien distinctes de part et d'autre de 47°4O' N environ ;c'est-à-dire à la hauteur de la vallée sous-marine de Penmaro'h. Au Net dans la partie occidentale du plateau, les eaux ont les caractéris-tiques d'une eau dite de transition (10°C <T<11,5°C ; 35,2 %o <S<35,5 % 0 ) ,tandis que près de la côte elles sont homogènes et fortement influencées

Fig.14 Par ^es conditions atmosphériques (idem Manche). Au Sud, en revanche, onobserve une eau très particulière peu salée et légère en surface, froideet dense au fond (= bourrelet dense). Il est probable que le bourreletse déplace en fonction des saisons et qu'à la suite de conditions excep-tionnellement rigoureuses, s'avance jusqu'en bordure du plateau, voiremême dévale celui-ci (Comm.orale LE FLOC'H) . CAVANIE et HYACYNTHE (1976)étudiant les courants et les effets de la marée à la limite du plateau,trouvent à 200m de fond des courants de marée diminuant de 50 cm/sec, à20 cm/sec, du Nord vers le Sud et une onde de marée pratiquement station-naire.

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1.3.2 - Golfe de Gascogne

A notre connaissance, il n'existe pas d'étude très approfondiesur la circulation superficielle et en profondeur dans le golfe de Gas-cogne ni sur les relations existant entre les eaux du golfe avec cellesde l'Atlantique d'une part et celles du plateau continental d'autre part.J.PICAUT (1972) et LE FLOC'H et al (1968) indiquent néanmoins que lesmouvements généraux que l'on observe à l'intérieur du golfe diminuenten intensité de la surface jusqu'au fond, sans changements notables dans

Fig.15 leur direction. Ces mouvements généraux se décomposent sous la formede deux tourbillons : le premier est cyclonique (centré sur 44°3O'N,4°2O' W) le second est anticyclonique (centré sur 45°N, 6°4O'W) .

On sait que les eaux du large sont stratifiées en fonction deleurs caractères physiques et chimiques, température, salinité, densité ...Elles sont aussi animées d'une dynamique interne complexe qui met en mou-vement les différentes masses d'eau. Cette dynamique trouve des "moteurs" -en fait encore bien mal connus dans divers phénomènes - parmi lesquelsl'influence des marées, des courants géostr»t^p«»phiques, des convenions

„. -g thermiques etc. Ainsi distingue-t-on les marées et les ondes internes^* (LAFOND, 1962) ... Certains de ces mouvements amènent des échanges

entre les différentes masses d'eau, d'autres modifient plutôt la géométriede ces masses.

Pour la zone qui nous intéresse, plusieurs auteurs (TCHERNIA,LE FLOC'H, HENAFF ...) distinguent, sur la verticale, cinq massesd'eau stratifiées.

. de 0 à 800 m : eaux supérieures ;

. de 800 à 1200 m : eaux dites méditerranéennes à salinité élevée ;

. de 1200 à 2000 m : eaux profondes dites du Labrador à salinitéplus faible ;

. de 2000 à 4000 m : eaux profondes dites arctiques ;

. au-delà de 4000m,:eaux dites antarctiques.

Des mesures réalisées par GOULD et Me KEE (1973) dans un secteurFig.17 situé au large de Penmarc'h (47°3O'N - 8°30'W), montrent, à 2000 m, des

courants actifs de l'ordre de 10 à 15 cm/secL'ellipse de M2 (M2 est lacomposante lunaire, donc majeure de la marée) a un grand axe N à NW,soit en gros, parallèle à la bordure du plateau. Cette observation est àrapprocher du schéma proposé par HENAFF (op.cit.) à 1000 m de profondeur.

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AUFFRET et al (1975) ont procédé à des mesures de courantsFig.18 à 2000 m, dans la zone de la ride Aegis, c'est-à-dire un peu au Nord

de la vallée de Penmarc'h"(...) les enregistrements obtenus ont montréau point CTj (...) l'existence des courants ayant atteint une vitessevoisine de 20 cm/sec, et portant en moyenne vers le Nord. Au point CT2»la vitesse était en moyenne plus faible, elle a atteint cependant unevaleur voisine de 15 cm/sec, pendant près d'une heure, tandis que lecourant portait en moyenne vers l'Ouest ...".

GOULD (1974) signale enfin au centre (?) du golfe de Gascogne,par 1400 m de profondeur, des courants alternatifs diurnes pouvantatteindre 25 cm/sec, avec une composante résiduelle dirigée vers le N.

Nous ne disposons que de peu de mesures dans les valléessous-marines du Sud-Bretagne^tsur les échanges'pouvant se produire entrele plateau, le talus et les grands fonds. On peut supposer que la topo-graphie joue un rôle sur lès courants et que les vallées les oriententen diminuant (?) leur caractère rotatif au profit d'un mouvement alter-natif, comme nous le montrerons ci-après.

1.3.3 - Mesures dans d'autres secteurs

On a procédé à des mesures de courants dans quelques valléessous-marines.

'"• • "•>• • OGAWA (1973) a procédé à des mesures en 2 points du Gouf duCap Breton, points situés respectivement à 210m et 316m. Les vitesses

Fia.19 20 21 relevées sont comprises entre 8,4 cm/sec, et 12,6 cm/sec. Toutefois,l'observation a été trop brève pour pouvoir dessiner l'ellipse de cesmouvements ; l'auteur conclut à une tendance générale du mouvement versl'aval, une partie des eaux profondes du plateau pénétrant ainsi dansle Gouf par l'amont.

SHEPARD et al (1969) étudiant en détail la vallée de La JollaFig.22 (Californie) ont pu mesurer les courants durant plusieurs jours sur le

fond à 585m. Ces courants sont à tendance alternative, c'est-à-direqu'ils portent alternativement vers l'aval et vers l'amont, avec unepériode assez proche de celle de la marée et des vitesses atteignant13-15 cm/sec.

Des observations similaires ont été faites dans 1'Hudson CanyonFig.23 a u large de Long Island (USA) par KELLER et al (1973). Elles aussi mon-

trent très nettement la permanence de courants alternatifs qui balaientla vallée à des vitesses de 5 à 20 cm/sec.

- 10 -

De cette brève revue, on retiendra que

les eaux profondes sont donc animées d'une dynamique complexedont on sait encore peu de choses. Outre les mesures couran-tomëtriques proprement dites, encore relativement rares, cettedynamique profonde est prouvée par les traces qu'elle imprimeà la surface des sédiments : rides, ripple- marks , traces d'af-fouillernent etc.;

les vitesses les plus fréquemment enregistrées sont de l'ordrede 10 à 25 cm/sec ; cela n'exclue aucunement la possibilitéde valeurs nettement plus élevées : beaucoup d'hydrologuespensent que des vitesses de 50 cm/sec, sont courantes;

dans les vallées sous-marines, les courants peuvent êtrerotatifs ou alternatifs ;

on ne dispose d'aucune mesure dans la vallée de Penmarc'helle-même ; on relèvera toutefois la position particulièrede cette vallée sur la limite hydrologique entre la mer Celtiqueet le plateau continental Sud-Bretagne bien que nous ignorionstout de l'influence que peut avoir cette limite sur l'intensitédes courants dans la vallée.

1.4 - Mise en mouvement des sédiments

1.4.1 - Définitions

II convient de rappeler quelques notions relatives aux mouvementsde sédiments en masse : glissements, écoulements boueux, courants de tur-bidité. (DANGEARD et al. 1965). En mer comme à terre un dépôt peut, surune pente, et du fait de la gravité, se mettre en mouvement. Plusieursfacteurs jouent pour provoquer ce mouvement : granulométrie et cohésiondu matériau, valeur de la pente, nature des couches sus et sous-jacentes,etc..

La mise en mouvement d'un matériau fin (le plus abondant au-delàde la bordure du plateau continental) à forte cohésion (ou rigidité)initiale peut se produire à la suite d'un impact dynamique, secousse

- 11 -

sismique par exemple (phénomène de liquéfaction ...) ou d'une modifica-tion des caractéristiques de la couche sous-jacente. Le mouvement auraalors la forme d'un glissement en masse3 voire d'un éboulement, pouvantentraîner un matériau hétérogène (MARY et al, 1970 . . . ) •

Si le matériau a une cohésion moyenne, le mouvement aura laforme d'un écoulement boueux ayant l'aspect d'un fluide plastique homo-gène, aux contours bien limités. Enfin, si le sédiment est très richeen eau (dilution <250 g/1), donc à rigidité initiale quasiment nulle,on est en présence d'un terme intermédiaire entre un dépôt sédimentaire,au sens courant du terme, et la suspension. C'est là, en fait, un facièspar lequel passe la quasi-totalité des sédiments en mer, l'interfaceeau-sédiment étant une zone de transition entre l'eau de mer chargée departicules et le sédiment dont le pourcentage de vides susceptibles deretenir l'eau va en diminuant avec la profondeur d'enfouissement (effetde compaction). Mise en mouvement, pour des raisons évoquées ci-après,une telle suspension épaisse pourra parcourir de grandes distances,même sur des pentes faibles, sous la forme d'un nuage flou dit courantde tuvb-Lditê.

1.4.2 - Courants de turbidité

L'existence des courants turbides a été évoquée pour la premièreipv-, o/f oc fois par le naturaliste suisse F.A. FOREL vers 1892 à propos du Léman.big. ¿ût ¿o - - . , * . - „ „ _ . , ,

Ils ont depuis ete fréquemment evoques soit a cause de leurs effets,ruptures de câbles sous-marins au George Bank, au large du Congo (SHEPARDet al, 1966), du Venezuela, auxFidji (HOUTZ et al,1954), soit pour leurrôle dans l'édification d'importantes séries sédimentaires anciennes(certains flyschs des Alpes,des Carpathes ...) ou récentes.

Naturellement on s'est aussi penché sur les conditions physiquesde leur naissance, de leur vie et de leur mort. Les courants turbidesont été prétexte à une littérature scientifique extrêmement abondante(KUENEN et al.1964-1970)• C.MIGNOT (1968) écrit "(...) les courants deturbiditë sont dus à la différence de densité entre les fluides en pré-sence, c'est-à-dire entre les suspensions contenant des quantités plusou moins importantes de sédiments. Cette différence de densité entraîneau voisinage du fond, une différence de pression directement proportion-nelle - si l'un des fluides est constitué par de l'eau pure - à la tur-biditë T de la suspension (...). Le passage du courant turbide à la couléeboueuse peut être défini par l'opposition d'une rigidité initiale dansla suspension qui modifie brusquement les conditions de formation et depropagation des suspensions sur le fond (...)".

- 12 -

D'autres conditions sont nécessaires pour l'apparition de courantsde turbidité. Ainsi faut-il, en tête de la vallée sous-marine qui estle lieu de passage de ces courants, ou sur les flancs, une accumulationsuffisante de suspensions faiblement diluées. Cette accumulation dépenddes conditions morpho-sédimentologiques ; elle sera d'autant plus fré-quente que sera proche une source importante de sédiments, un fleuve

Fig.25 par exemple (cf.Congo). Une certaine activité hydrodynamique pourraaussi favoriser le dëclanchement du courant. La vallée sous-marine duVar, dont la tête se situe près de la côte et dans l'axe du fleuve estparcourue par de violentes décharges sedimentaires atteignant, à 800m

„. „. du fond, 100 cm/sec, décharges que les auteurs des observations (GENNES-%'*' SEAUX et al, 1971) assimilent, avec de bonnes raisons, à des courants

de turbidité déclanchés au rythme des crues du Var et du Loup.

Le courant de turbidité lui-même est un ensemble où l'on distingueune tête et une queue. A l'intérieur de ce corps, vitesses et directions

Fig.27 sont probablement réparties de façon complexe, tourbillonnaire même,donc avec contre-courants, courants dans le plan vertical etc. (cf.GON-THIER et al,1973 pour analyse critique).

On discute encore beaucoup sur les vitesses que peuvent atteindreces courants : les chiffres avancés varient de 20 cm/sec, à 100 cm/sec,voire même davantage. Leur pouvoir érosif tout au long de leur parcoursest également discuté : on doit, semble-t-il admettre que ce pouvoirexiste (effet de choc du front du courant), bien que les courants soientsporadiques.

La vallée sous-marine de Penmarc'h a été le siège de très impor-tants et très fréquents courants de turbidité : les études sédimentolo-giques l'attestent. Toutefois, et nous l'avons déjà signalé, les condi-tions actuelles sont telles que le calme sédimentaire prédomine : côteet fleuves éloignés du rebord du plateau continental, apports sëdimentai-res du continent très peu importants,fines probablement en majeurepartie "piégées"au niveau des grandes vasières sud-armoricaines.

1.4.3 - Fluage, glissements et éboulements

En revanche, l'analyse des profils langitudinaux et transversauxindique la présence de pentes atteignant 30 à 40°, d'escarpements, decorniches. La sédimentologie, elle, signale la présence de sédimentsvaseux sur les pentes. Les photos sous-marines enfin, révèlent des af-fleurements, des blocs importants et sur un document publié par GIRESSEet al.,(1969), on voit des traces de fluage (s olifluxion) sur un sédimentvaseux.

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L'ensemble de ces observations indique donc que des glissementsde terrains3 des coulées boueuses3 des fluages3 des chutes de blocs ontëtë et sont sans doute encore possibles : les deux parties de la valléequi ontles gradients de pente les plus élevés seront évidemment les plussensibles à ces phénomènes : la zone vers 2OO-5OOm de profondeur et cellede 1800 à 2100m.

2 - EXAMEN DES CAUSES POSSIBLES DES AVARIES

2.1 - Bref rapport historique

Le cable France-Maroc (P-C) Penmarc'h-Casablança a été poséen 1973. Le point i^est situé par 47°49'43 N, 4°24' 80 W par 40m de fond,

Deux incidents rapprochés ont nécessité deux remplacements de lasection Rg - Rio» celle qui emprunte la vallée sous-marine de Penmarc'h.A ce propos, on se rapportera aux documents suivants :

. Rapport DTRI - Réparation n°l du câble P.C. 21.01.74 ;

. Rapport CNET - Rapport d'essais de mesures LET 2974. 6.5.74 ;

. Rapport DTRI - Réparation n°2 du câble P.C. 29.10.75.

En résumé, ces divers incidents constatés peuvent être considéréscomme appartenant à deux catégories distinctes :

A/ défauts "évoluant dans le temps, caractéristiques d'action etde sollicitations continues imposées au câble";

B/ défauts "dus très probablement à des accrochages accidentelsentraînant la rupture brutale".

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Les défauts type B ne se sont produits qu'en 1974 ; en revanche,les défauts A se sont présentés en 1974 et 1975. Ces derniers se mani-festent par une baisse de la transmission du signal et sur le câblelui-même par des avaries - entailles et rayures longitudinales et trans-versales - sur la gaine de polyethylene et sur le conducteur extérieuren aluminium - coupures totales ou amorcées à la circonférence, oxydationde surface.

2.2 - Examen de la position du câble et des avaries

Plan I Sur le plan I , le tracé initial du câble a été reporté. Rg,point de transition, se situe alors à 195m de fond ; le câble descenddans le talweg en empruntant le flanc septentrionnal à très fort gradientde pente, voire même avec escarpements. L'axe de la vallée est atteintà 2400m environ ; le câble remonte sur le flanc Sud où se situe Rio»

Les principales avaries semblent avoir été observées au N de Rio>pratiquement dans l'axe du talweg (avaries type A) au S de Rg, (type B)où la pente est très forte, enfin au NE de Rg, sur le plateau continentallui-même (type B ?). L'expert attribue alors les deux avaries de type Bà des accrochages par chaluts ; celles situées au NE de Rg sur le plateau,est certainement due à un tel incident. On peut, en revanche,émettrequelques doutes pour celle reconnue au S de Rg : l'accrochage par chalutest très possible, mais un éboulement pourrait être aussi envisagé, comptetenu de la position particulière du point de rupture du câble non armé.

Après la réparation n°l, le câble a été ripé vers le SE. Lenouveau répéteur Rgbis et point de transition câble armé-câble non armése situe cette fois à 500 m. L'axe de la vallée est etteint plus direc-tement ; Rl0 bis se situe un peu au Sud de Rio»

dans u n e dépression peumarquée de l'interfluve ici assez plat. Lors de la seconde campagne deréparations, les défauts ont été très nombreux. Bien que répartis sur tout«la section, ils semblent plus nombreux aux environs de Ri0 bis et de Rg bisLe nouveau tracé est cette fois peu différent du précédent.

A partir des documents dont nous disposons, deux secteurs parais-sent vulnérables : en amont celui de la tête de la vallée, vers 500m,en aval la zone entre 1600 et 2000m. Ces deux secteurs semblent dans descontextes morphologiques différents : fortes pentes en amont, replat oufond de talweg an aval. On gardera toutefois à l'esprit que plus la pro-fondeur est grande, plus le pinceau de l'écho-sondeur intègre de grandessurfaces, gommant ainsi bon nombre d'irrégularités perceptibles à moinsgrande profondeur.

- 15 -

2.3 - Examen de quelques hypothèses

2.3.1. - Hypotheses relatives à la fatigue du câble par les courants

Selon les dires de l'expert, les défauts de type Aseraient dus à des sollicitations, soit à la suite de suspension, soità la suite de frottement sur un fond très abrasif.

La suspension peut intervenir :

. soit à cause de la pose dans un secteur topographi-Fig.28 quement tourmenté (forte pente, ravins, petites

falaises ...) et/ou dans un champ de gros blocs;

. soit, après la pose, par affouillement des terrainsmeubles supportant le câble ; il est toutefois pro-bable que la suspension n'intéresse alors que dessections très courtes.

Dans l'état actuel de nos connaissances, la premièreproposition est possible. Les plus fortes probabilitésd'existence d'unetopographie assez tourmentée sont réunies :

- dans la partie supérieure du talus où les gradientsde pente sont les plus élevés et les zones d'affleu-rement sont reconnues ;

- dans une moindre mesure, au pied des flancs du tal-weg et au fond de celui-ci (amoncellement de blocs).

Il est évidemment impossible de déterminer si la sus-pension peut intervenir sur des longueurs significatives.

Si l'on admet néanmoins, à titre d'hypothèse de travail,la possibilité de suspension du câble, il convient d'examiner si il peutalors être soumis à des sollicitations telles qu'il se balance, balancemenientraînant des torsions et des frottements aux divers points d'appui.Dans la première partie, nous avons relevé l'existence certaine de courant:profonds et leur caractère fréquemment alternatif ou rotatif. Il appar-tient aux spécialistes de calculer, dans le cadre de quelques scénarios

Fig.28 judicieusement choisis si de tels courants peuvent provoquer le balance-ment du câble, la nature des efforts alors supportés, et si ceux-cipeuvent engendrer des avaries du type de celles étudiées par les expertsdu C.N.E.T. (voir §3).

(1) voir le texte de RODEN et RICHARDSON communiqué par DTRI,§ 1.10.2à 1.10.3

- 16 -

Un phénomène d1affouillement et de traction sur lecâble a été décrit par KING (1975) à propos d'oléoducs. Cet auteur,étudiant certaines causes d'avaries survenues à des oléoducs en mer duNord,signale l'importance des affouillements provoqués par des courants(ici de marée essentiellement) "(...) these forces, past a pipeline,are virtually resolved into components in the direction of flow causingdrag forces and perpendicular to the direction of flow, generatinglift forces (1) (...) Also, current forces can scour bed materialfrom beneath the line so that quite large lengths of pipe can be leftwithout support (...)". Ce phénomène intervient dans une mer à fondplat ; il rappelle les dégâts causés au câble Belgique-Grande Bretagnedont font état les services des Postes britanniques, dégâts causés parles courants de marée et comparables à ceux relevés sur le câble dePenmarc'h. On peut imaginer que les courants variant sans cesse, enintensité, vitesse et direction, les forces de décollement peuventcesser et reprendre, imprimant a la ligne une sorte de "vibration"quasi permanente.

Il conviendrait cependant que des spécialistes examinentla question de savoir si le mécanisme décrit par King :

Io) s'applique à un câble, compte tenu des différencesqu'il présente, du point de vue mécanique, avecun oléoduc ou un gazoduc.

2°) peut intervenir pour des courants sans doute in-férieurs en vitesse à ceux observés en mer du Nord(>50 cm/sec.).

Les phénomènes dus à Vabrasion du câble sur un solrugueux doivent être examinés de deux points de vue :

déplacement du sol par rapport au câble (séisme, glis-sement, turbidité) ;

mouvements du câble par rapport au sol engendré depuisle milieu aqueux (courants proprement dits).

Le premier point de vue sera examiné au paragraphesuivant.

(1) C'est nous qui soulignons.

- 17 -

Le second revient, en fait, à supposer les courantsà l'interface eau-sédiments »assez puissants pour déplacer le câble àmême le sol, provoquant d'une part l'usure des enveloppes extérieures,d'autre part, des tensions et tractions aux points d'inflexion. Desessais seraient nécessaires, mais à première vue, une telle hypothèseest peu vraisemblable, la rugosité du sol devant être suffisante pourempêcher le déplacement fréquent d'un conducteur.

2.3.2 - Hypothèses relatives aux mouvements du sol

Les seismes peuvent avoir des effets néfastes sur lescâbles : il s'agit généralement de ruptures (par exemple ORLEANVILLE

Fig,29^30 cf.JULIEN, 1955). La zone que nous étudions ici est, nous l'avonsrelevé plus haut, sur une marge inactive. Les probabilités de secoussessismiques y sont très faibles et à l'époque de la rupture du câble P.C.aucune anomalie n'a été signalée.

Les glissements^ écoulements boueux3 fluages du solpouvant entraîner le câble et le soumettre à des tensions brutales(glissement) ou lentes (fluage) peuvent en revanche être envisagés.A l'appui de cette hypothèse les fortes pentes observées, le caractèregranulomêtrique du sédiment (vases, vases sableuses et silteuses) pro-bablement à teneur élevée en eau dans sa tranche supérieure. On peutpenser que l'effet le plus nuisible pour le câble se produit lorsquela composante principale du mouvement de sol est dirigée à peu prèsperpendiculairement au câble, ce qui intervient lorsque ce derniercourt obliquement ou parallèlement aux courbes de niveau donc sur lesflancs des talwegs. C'était la situation du câble lors de la poseinitiale sur sensiblement tout le parcours sur la pente et dans la vallée.Actuellement elle n'existe plus, en gros, qu'à partir de BC5 jusqu'à RIO.On gardera en mémoire le fait, qu'à ces profondeurs, le détail bathymé-trique s'estompe considérablement.

Il est bien sûr impossible d'affirmer que les courantsde turbiditê n'existent pas actuellement dans la vallée sous-marine dePenmarc'h. Nous avons toutefois montré quelles sont les principales con-ditions qui doivent être réunies pour que ce type de courant se déclancheet comment l'environnement morpho-sédimentaire actuel laisse à penser queces conditions n'existent pas présentement. Nous ne croyons donc pas quedes "fatigues" comme celles qui ont été constatées puissent être main-tenant engendrées par le passage fréquent de courants de turbiditê. Restela rupture à 500m du 1.12.73. Son attribution au chalutage est probablemais la position particulière de l'accident peut faire croire à d'autrescauses. Parmi celles-ci l'éboulement brutal d'un fragment de falaise oude blocs instables paraît plus vraisemblable que le courant turbide.

- 18 -

En conclusion, il ne nous est pas possible d'attribuerles incidents à une cause bien établie. Nous indiquons toutefois unordre de probabilité décroissant des causes évoquées ci-dessus, ordreétabli empiriquement :

Causes possibles

Causes peu probables

ëboulement, glissement, fluagemise en suspensionaffouillement (effet "King")

abrasion sur le sol par courantscourants de turbiditëséismes

3 - PROPOSITIONS DE TRAVAUX COMPLEMENTAIRES

Si la protection de cette portion de câble téléphonique,compte tenu de ce qu'il en coûte pour le réparer peut-être fréquemmentdu fait de sa position exposée, justifie aux yeux de la DTRI l'exécutiondes travaux propres à :

. trouver la cause des avaries,

. déplacer le câble de façon à ce qu'il soit à l'abri decette cause,

nous pouvons les envisager de la façon suivante :

- réalisation d'expériences sur le câble à terre,

- campagnes de reconnaissance en mer.

- 19 -

3.1 - Expériences sur le câble à terre

Les expériences en laboratoire, les calculs théoriques ,devraient avoir pour but de montrer :

1°/ si une ou plusieurs hypothèses suggérées ci-dessussont mécaniquement valables compte tenu des valeurssupposées pour les divers paramètres ;

2°/ dans l'affirmative, que les avaries ainsi provoquéessont d'un type comparable a celui constaté sur lecâble P.C.

Les géologues sont tout á fait disposés à participer avecles mécaniciens aux discussions nécessaires à la définition des condi-tions d'expériences3 c'est-à-dire des paramètres à faire entrer en lignede compte. Nos connaissances sur le comportement mécanique des diverstypes de câbles étant tout à fait limitées, comme d'ailleurs celles surles possibilités qu'ont les laboratoires spécialisés de procéder à dessimulations "in vitro" ou par le calcul nous ne pouvons formuler plusavant nos propositions.

3.2 - Campagnes de reconnaissance en mer

La solution idéale serait de pouvoir réaliser une campagnede reconnaissance photographique sur l'ensemble de la vallée sous-marineet de ses abords pour :

1°/ visualiser sur la partie la plus longue possible dusecteur Rg - Rio la position du câble et vérifier ainsisi il passe dans des champs de blocs, est en suspensionou, enfoui , si il traverse des zones fluentes etc..

2°) avoir une bonne vue d'ensemble de la vallée elle-mêmeet de ses interfluves connexes pour être en mesure dechoisir le parcours le moins risqué.

Une telle reconnaissance peut se faire de plusieurs façons

. par reconnaissance au moyen d'un engin submersible, sou-coupe SP 3000 par exemple ;

- 20 -

Planche-photo

. par photographies télécommandées à partir de la surfacesoit :

- par caméra sur cadre et photos ponctuelles j

- par caméra tractée sur le fond (traict de troïka)

- par télévision grande profondeur.

Dans tous les cas, la surface à reconnaître est telle quela reconnaissance complète n'est pas réalisable pour des raisons techniqueset financières. Seul peut être envisagé le recueil de documents sur cer-taines portions dû secteur qui devront donc être convenablement choisies.

L'emploi d'un engin submersible entraîne :

. la location du support nautique de la soucoupe ;

. la location de la soucoupe ;

. la mise en place d'un système très précis de radioloca-lisation permettant au submersible de travailler sur lazone prévue sans risque d'erreur.

Cela implique une dépense élevée de l'ordre de plusieursdizaines de milliers de francs par jour pendant une quinzaine de jours,durée minimale pour obtenir, si les conditions sont bonnes, un nombresignificatif d'informations. L'ensemble du matériel existe sur le marchéfrançais ; il permet de travailler jusqu'à 3000 m environ. Notons quedes travaux de cette espèce ont été réalisés avec un submersible sur letracé des câbles transatlantiques I et II et du câble New-Jersey /Bermudes,sur la pente continentale au large du cap Hatteras. Cette technique estla plus sûre, la plus élégante : la présence d'hommes dans l'engin permetune réponse immédiate et appropriée aux problèmes se présentant sur lefond. On peut affirmer cependant que le coût de la mission sera certaine-ment sans commune mesure avec le but recherché et les crédits disponibles.

La photo ponctuelle nécessite :

. un bon support nautique (chalutier 50m) ;

. un ensemble caméra-flash ;

. un système de radiolocalisation précis.

- 20 -

L'ensemble de prises de vue monté sur un cadre doit êtremonté et descendu à chaque fois. L'opération est donc longue mais lecoût du matériel est relativement peu élevé (10 à ¡5.000 F/jour environ).Il est peu probable qu'avec un tel procédé on puisse suivre le câblevoire même le retrouver ; il permettrait néanmoins d'avoir une bonnedocumentation sur la morphologie de la vallée sous-marine et de ses abords.

La camêva tractée sur le fond (troïka) permet des sériesde prises de vue sur un trajet déterminé. L'angle de vue donne une meilleu-re idée du relief et des obstacles que la photo verticale, ponctuelle.Le relief tourmenté des vallées sous-marines peut rendre difficile lamanoeuvre de traction et provoquer des avaries au cadre. Du matérielde rechange est donc à prévoir. Le support nautique et la radiolocalisa-tion étant les mêmes que pour la photo ponctuelle, le coût de la campagneest du même ordre de grandeur avec des résultats sans doute meilleurs.Le couplage des deux techniques est possible. .

La télévision sous-marine permet d'avoir une visualisationen continu et, par le magnétoscope, une conservation de l'image.Le matériel est opérationnel jusque vers 3000m, mais il reste d'un emploidélicat, tant du point de vue électronique que manoeuvre du treuil desoutien qui doit sans cesse être en mouvement pour maintenir la caméraà bonne distance du fond. Cela implique donc un bateau de taille modestemais parfaitement équipé en moyens de levage et en possibilités de liaisonP.C. de télévision/cabine du treuil. Un positionnement de précision estindispensable. Cette technique est certainement très souple sans êtretrop onéreuse ; la définition de l'image est toutefois telle, actuellement,qu'elle n'atteint pas la netteté d'une photographie classique bien faite.

En résuméj on écartera l'option engin submersible à causede son prix trop élevé.

Le choix entre les trois autres méthodes dépendra descrédits disponibles ; dans tous les cas, une campagne sérieuse devraitdisposer d'une enveloppe financière de l'ordre de 0375 à 1 MF. Le dépar-tement géologie marine est disposé à pousser plus avant l'évaluationtechnique et financière d'un tel projet, y compris pour ce qui concernel'exploitation des résultats obtenus.

- 21 -

TABLEAU RECAPITULATIF

METHODES DE RECONNAISSANCE PHOTOGRAPHIQUE

1 - Engin submersible + bathymétrie complémentaire

Support nautique de l'engin -> bateau spécialisé

Echo-sondeur : oui

Radiolocalisation de surface •+• TORAN

Radiolocalisation de fond -*• navire auxiliaire et bouées

Durée : 15 jours - 21 jours

Coût par jour : > 100.000 F (équipe scientifique exclue}

2 - Photographies ponctuelles ou traicts de troTka + bathymétrie complémentaire

Support nautique -*• chalutier 50m avec labo photo provisoire

Radiolocalisation de surface -»• TORAN

Radiolocalisation de fond -*• Non

Echo-sondeur : oui

Durée : 1 mois

Coût par jour : ̂ 10.000 - 15.000 F (équipe scientifique exclue)

3 - Télévision sous-marine + bathymétrie complémentaire

Support nautique -*• navire 50m équipé de treuils de bonne per-formance

-•• Labo photo

Radiolocalisation de surface -*• TORAN

Radiolocalisation de fond -*• Non

Echo-sondeur : oui

Durée : 1 mois

Coût par jour : non précisé mais > 2

B I B L I O G R A P H I E

ORIENTATION BIBLIOGRAPHIQUE

Cette liste ne comporte «̂ ue les principaux ouvrages consultés

ou dont l'iconographie a servi à illustrer le rapport. Beaucoup d'entre

eux contiennent des listes bibliographiques exhaustives.

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F I G U R E S

SCHEMA MORPHOLOGIQUE DE LA MARGE CONTINENTALE

D'APRES BERTHOIS 1968

6° 5° 4° 3° 2° I1

Shamrock

Black mud

51'

50°

-49°

47°

FIG -1

6* 40' 3R' 20'

recenf

O Qualernoire ancien

Hl Zone non érodée

Trocé des entailles

.7'

30' 20'

Fig. 2 - Répartition des zones non érodées

PROFILS TRANSVERSAUX

NNW SSW

i-iOQtn)

NE

£ / • . * ; " • "

'''"'•t'•:'•'•••:

.^¿••Í^Ili.

10

1

2

3

4

V - v / . - v .

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TERTIAIRE

TERTIAIRE

CRETACE

P03T-E0CENE

INF- CRET- SUP

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«

PROFIL CE M 017 FLEXOTIR MONTADERT or ait 1969

Fig. 4 - Structure de la marge armoricaine

S 0 5 O ' 8*«' 5? 30* 5?2>o'

: Teneurs en élémentssableux des sédiments su-Derficiels non dScerbonatés

D Présence de galets

sïï\ Plus de 9 0 %

40 ä 9 0 %

Moins de 4 0 %

4?"^} Affleurements rocheux

^r- mmm^•47°

-46°5O'

B.S.C.F.. H). XIV, 1972.

Fig. 5

«71

20

Fig. 6 - Position des carottages et dragages réalisés par l'I.G.B.A.

CHC 6730 LATITUDE 46#26 LONGITUDE 5-58 4130 m

O -r20 40 SO «O ICHTA

90

I - > "

I J O £¿^

Son« ecf«

vof« ntr«ua«(•nfllltt «f un«d* vo»» molla

V O M ' L Oliva Qr

Va** "ar«*n Oray «n

Veía malK

Surfoe« «'trotlon

horizontal*Sobl«*

LantiM* d* vai«" L Oliva Gray"

lut (oca d*lrosion

oblique

Veía'LOHva Gray"

Figur« da ramonlamtnt

i •

Lamino* ubt«u*«<trac«) damofUraof ganiqu*

Lamina* iabl*usaLanllll* d* Jabí«perp«ndl culalr« h la»ratificationLamina« sob k m « a««cl«ntnu d« va»«

Lamina horixontglcs

ou obliqua«

£> <S»

Parti« c«ntrol« ap««u«

Sabias

Fliomanf» n o m k r o m

Figur« d« r«mam«m«nf

arovlar «t daiXcoflsn 2

Altarnanca d« lamino«

Altvrnonc* d« lamino«MM«U*«> '

Zon«

LITHOLOLOGIE RADIOGRAPHIE

Sat>l9 SUt Argllm

ANALYSE LITHOLOGIQUE

Fig. 7

S 4 B ie »0 «» It3 J*

VARIATION DU GRAIN MEDIAN

M a x i m u m régressiondu Wurm

Fig. 8 - Variations du niveau marin durantune partie du Quaternaire.

73° 20'

3Sf30'

3S?20

WILMINGTON SUBMARINE CANYON

NEOCURR.ENT PATTERNTRANSPORT DIRECTION

FROM RIPPLES

TRANSPORT DlfiECTlON fBOM

ftlPPUS — SENSE UNKNOWN

, / TRfNO OF ORIENTED WORM TUBES WITH

• '• SENSE OF D O M I N A N ! INCLINATION

_/ TRCNO OF ORIENTED WORM TUBES — NO

.•* DOMINANT INCLINATION

12 ;' CAWER* STAHON

S '*i fATMOMS

73°20'

V 45'

V 44i

73°ilO'

46

49

73100' . 72150

52

•38°20'

_O

r

•38°10'

72H0'

Fig. 9

. Carte bathymétrique do l'accore au R W de la Basse-Bretagne. 1/;~00 000. Équidistance des courbes : 5 m (avecmaîtresses-cour bu s tous les 10 m ) sur le plateau continental; '2Ui) m (avec maîtresses-courbes tous les 1000 in)sur l'escarpement. Le figure de petits cercles indique les cordons de galets. Flèches ¿vidées : embouchures initiales.Flèches pleines : embouchures après la formation des pmilu-rs.

Fig. 10 - Position des fleuves en tête des vallées sous-marinesaux périodes de bas niveau des mers.

N52'

50(

48e

10e

W

Fig.^11 - Distribution des courants en Mer Celtique au mois d'Avril 1950

• " (d'après C O O P E R ) .

U - Courant littoral favorisé par temps humide sur l'ouest de la France et temps

doux sur la mer. Il peut complètement disparaître par temps froid et sec,

S C - Courant cotîer du sud de la Cornouaîlle qui peut être dtf à l'excès d'eau

de la M a n c h e , II peut é*tre renforcé par des fortes pluies ou un temps très

doux sur le sud-ouest de l'Angleterre.

L - Courant de Lands End, II peu) disparaître pendant les marées de vives eaux

ou par temps froid,

S W - Courant du sud du Pays de Galios, II dépend de la quantité d'eau drainée

par les fleuves du Canal de Bristol.

St D - Courant copier de St David Head .

Fig. 12 - Situation des coupes A et B de la fig.13

B«Ut H* S* Notar«

(13) ( 63 U ) .

ISO

Fig. 13 - Coupes de temperature selon A et Bbourrelet dense.

<Tt près du fond : ; jou à 150m ;: 1

%. \\ ;

s

"S'i

A,

Fig.-14 - Limite hydrologique (T°) à la hauteur de Penmarc'h.

AOUT 1970

Topographie

Isothorme 11°C

Fig. 15 - Topographie de l'isotherme 11°C dans legolfe de Gascogne : présence de deuxtourbillons.

INTKBNAL WAVES

L>'' / //

X / : /

\ X ,:". • ' /JO ! \ \ -•

/ !\ \

• • - s

Simple progressive internal wavß Ijptwwn water of two densities. The largoarrow at the top shows the direction of the wave. The wjiter motion streamlines areshown by the small arrows ami the most common location of the slick by the heavybar.

Fig. 16 - Vagues internes - schema théorique

100m

300m

500m

1,000m

1,500m

2,000m

M

N ;

i O 5 10.^J

cm s"1

í Dimensions and senses of rotation of the M ¡ and S3tidal ellipses from mooring 074 a; th; six observed levels. Solidlines refer to the first data piece (starts 155OZ February 5, 1971)

and dashed lines to the second (starts OSJ 5 Z February 11 ) ,

Fig. 17 - Allure des ellipses de courants aupoint 074 ä différentes profondeurs(environ 47°34' 4 N - 8°27' 9 W)

AEXCMSC

: Ride Aegis ,j ^ Traict de troïka: Black mud canyon ÍÜlÍ>Vitesse eC direction: Glacis de Meriadzek ° £Odu couranC: Canon de Shamrock E : ellipse des courants

d'après Gould.47°10'

L'ti-»iiBii if W M i t* tt (W) »J

Fig.18 - Ride Aegis et environs : position des points d'observation des courants profonds

Fig. 19

PlRECTlOMS P£S PRES frij FOMP

Flg. 20

-20*30 25 APVfcMPKE&E«> COURÔlJTS PRES VU

FONO AU POINT C . O O 3

Fig. 21

-3

M -1ClP 0

Z IBOO

•> OCT. .33.

S 10

o

O N S H O Í Í • .. ,

OFF5HOÍÍ .

— V —

O C T . 36, 1964

."•A

i f • • ' i • i

6 CO 12 00 16:00 0 6:00

140

I 1807.

O o

E a í

30

£ 20

IB. 00N O V . i

\

I I l I L

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\ : V» >Jt—l I 1 1 1 1 1—i-

12:00 ISiOON O V . 7

6:00 17:00 ie.00N O V . S

«•00 12:00N O V . 9, \9b*

p o

-i

__ 3Ó0oy fBO

e o

£ = }

2 'ou•» S

018:00

M A T 3 M A T A, 1966

Vallée de la Jolla (Californie)

Fig.22 —Measured currents ai 320 fm (5S5 m ) .From records by R. A . Schwartzlosc and J. D .Isaacs.

39*30'

1 172*30' 72"0O'

Si o

16-

.12-

27 June

O • - • —1

28 June

Time29 June

Generalized bathymetry and location of the Hudson Canyon. The contours arc in fathoms (t fathom E? l.S m ) . [Datafrom Coast und Geodetic Survey Chart 1108] . Cornpari;on of upcanyon and downcanyon flows measured by abottom-mounted meter at 471 m . The lides for the same period predicted for Sandy Hook, N e w Jersey, are shown at top (I foot =r30.48 c m ) .

Fig. 23

10'

CONTOURS BASFD ON SOUNDINGS.MADE IN 1935-36 BY Ü.S.S-NOKOMIS DEPTHS IN FATHOMS

_. ROUTE TRAVELED BYTURBIDITY CURRENT

DAMAGEDAND BROKEN (X)YEAR (351

10'

n

20'

- 10'

-II'

10' 75« 50' 40' 30'

Fig . 2 4 - Turbidity currents break cables and erode channels off the Magdalena River.

RIVER GAUGE AT MOUTH OF CONGO

1 1s\*^ MAXIMUM 1915\ \ A

\ ^ - ^V yr 1938.

1 1 1 I 1

1-1938 //*~\

/As-s MINIMUM

I i i

o HEIGHT3 IN

METERS

J F M A M J J A S O N D

CABLE BREAKS IN CONGO SUBMARINE CANYON1891 — 1938

l J L

3 NUMBERSOF

2 BREAKS

1

TRANSPORTATION OF SOLIDS THROUGH LOWER CONGO

250

TOTAL DISCHARGE

BED LOAD

-i 1—i 1—i—i r~ t • - r-"T

J F M A M J J A S O N D

200 KGS/SECDISCHARGE

150

100

50

0

MONTHS

F i g . 2 5 - Cable failures and river discharge. Submarine cables are broken by turbiditycurrents which occur most frequently when total river discharge and bottom-transported sediment (bedload) arc at a m a x i m u m .

7 0 7 7 a 0 S ' 7*03" 7 - 1 0 ' 7 *11 ' 7 ' I 2 * 7*13'r40Ï^ï::::T:o:^::::-f:;.ï":::V:"'^

A II tm./t

4 3 ' 3 S

4 3 ' 3 5

43°34t;::7"O7' 7 '0S ' 7°09' -7-10' I'W 7*12' 7-13'

Fig. I Canyon du Var - Position du mouillaggFig. 2 Geodyne : = ß 6 O t m "

C.Voods Holfl Current Meter H 170)

100 o

lo (L

!h

Direction in<íi;rit

/

23 Avril IS/1

¡Ai a.

I! h , Oh> t iN'ta

» ^ **> * ^ - **>-|*~t*"1 "-¡ *

i

Avril 1971

.'I. h . . . 18 h O h] Mluv

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[ • • =

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9 h EhIS Avril 1971

12 h IS h OhÎS Avri! 1971

Í

Fio. 3

eo. VariationIf H des vitessesIt V de courant

^^'i' i r »

j.

Fig. 26 - Courants dans Ta vallée sous-marine du Var

INTERPRETATION THEORIQUE DE L'ECOULEMENT AU NIVEAU

DE LA TETE DES COURANTS DE TURBIDITE

S c h é m a s des différentes répartitions de.- vitesses en avant de la

têfe de. - courants de turbidité ( «i'oprrfj J R L A L L E N ,1970)

Lob« T;JV*I

S c h é m a "théorique de la formation de lobes eî de »::rinel:s et.

avant d«? la tête do.- courais de- turbldité

' F I G - 2 7

Fig. 28 - Cable suspension in the presence of an oceancurrent of velocity V

It can be seen from Fig. 23 that for force equilibrium ina direction normal to the vertical plane, the total friction force2Ff must be equal to the water drag force F . However, the largestpossible value of friction is given by

f-'max

where p is the coefficient of static friction between the cable and

ocean bottom. If the hydrpdynamic drag force exceeds the maximum

possible value of friction, sliding of the cable at its support will

result. Thus, the condition for sliding is

Fw (46)

The water drag force F is equal to the normal drag per unit length

DN (equation S) multiplied by the length of the span. The support

force FR depends on the weight of the suspended cable which also

depends on the length of the span. For small cable angles from the

horizontal at the support points, FR can be shown to be directly

proportional to the span length I. Thus, since both sides of

equation 46 are proportional to span length, the condition for sliding

is independent of span length and can be shown to be

(47)

where U is the transverse sinking speed of the cable. For SG Armor-less cable, the transverse sinking speed is 0.598 knot. For a repre-sentative coefficient of friction p equal to 0.1, sliding will occurwhen the current V exceeds 0.19 knot.

While the condition for sliding is independent of spanlength, the reaction force FR is proportional to the length of thespan. Since wear is generally considered to be proportional to thenormal forces acting on a surface, the wear resulting from motion ofthe cable will be more severe for increased span lengths with allother conditions being equal.

/ Effet duSéisme d'OHëansvilfesur les

0 . Rupture vue d'Oran

. Rupture vue de Marseille

_ Sections detsr/orees (les po-sitions des câbles ont ¿té trèsmodifiées parles travaux).

_ Localisation électrique d'unerupture.

Fig. 29

* i —Sketch i";ip o l KiuhiMi Pussniîc. l'iji. sliduiny appn>\ imatc¡sobath* in iV.ihom-:. i!ic cpicL'iUral region of the Suva liaruuinako of19Í3, iiiui tlic arc;1, of su hm:ir:nu sulv.iilciKO li\U v\;is iriii-.'.üi'ftt oll" bytlic carilu[u;ikc. A !•<*>, hy o.uiiu^v ol Ca'ilc a ml Witvîcss, 1 i'l., [lieSuva to Norfolk Islam! O M e . Tin; part lliat w a s t!;;ma>'tl and hassince been rel.ikl is s h o w n by a w a v y line. T h e only parr. i>l" thed a m a g e d cabio lliat were found are iwo short lenyilis lhal li"l beenshifted about 2 miles and are shown by heavy lines.

Fig. 30 - Turbidity Current at Kadavu Passage, Fiji

PLANCHES PHOTOGRAPHIQUES

Les documents photographiques proviennent du Service d'étude et de conser-vation des photographies sous-marinest département Géologie marine du B.R.G.M.

u,

T3/9 - Prof. 1200-1800m ; 45°51'-52'N et 3°49'-52 lW ; 1967vallée au large des Sables d'Olonne.Rides (h : 40cm) affectant les sédiments de l'axe de la vallée.

T3/6 - Prof. 1200-1800m ; 45°51'-52'N et 3 O 49 ' -52 'W ; 1967.vallée au large des Sables d'Olonne.Blocs dans l'axe de la vallée ; sédiments ridés et creusés au pied des blocs

PLANCHE A

\

T3/6 bis - Mêmes caractéristiques que photos planche ABlocs de rochers et sédiments ridés.

T3/10 - Idem ci-dessusPLANCHE B

T3/11 - Même situation que planches précédentes.Corniche rocheuse habillée d'une faunesableux (?) ridés. f.¡x¿t

avec sédiments

PLANCHE C

PLANCHE D

Photo L - 2531-1 Wilmington Canyon, large du cap Hatteras.Photo de câble sous-marin prise par enginsubmersible STAR,{communiqué par D.STANLEY, Washington)

P L A N S

Plan I

PENMARC'H

P R O F I L E N L O N G

s u i v a n t 3 e t r a c é d u c a b l e

E P t fin 7 5 1 R 9 t e r B C 5 B C 3 ï 10(3

P R O F O N D E U R S

E N m

76SGN292MAR

e c h e I I e h o r i z o n t a l e

et v e r t i c a l e 1 / 5 0 0 0 0

m

Plan H

PENMARC'HP R O F I L E N T R A V E R S

N W - S E pa r BC 5

B C 5

P R O F O N D E U R S

E N m

é c h e l l e h o r i z o n t a l e e t v e r t i c a l e 1 / 5 0 0 0 0

76SGN292MAR

Plan IV

PENMARC'HPROFIL EN TRAVERS

N W - SE nar B C 3

B C 3

PR O F O N O E U R S

EN m

é c h e l l e h o r i z o n t a l e e t v e r t i c a l e 1 / 5 0 0 0 0

76SGN292MAR