Sondeurs de sédiments

Les sondeurs de sédiments sont des équipements acoustiques utilisés pour visualiser les strates sédimentaires enfouies jusqu’à plusieurs dizaines de mètres de profondeur.

Les données des sondeurs de sédiments peuvent être utilisées pour réaliser des études qualitatives des structures géologiques et des processus sédimentaires et pour estimer des paramètres géoacoustiques (coefficient de réflexion, absorption…) et permettre ainsi de caractériser l’environnement géologique.

Les sondeurs de sédiments des navires océanographiques Pourquoi pas ?, L’Atalante et Thalassa travaillent à des basses fréquences généralement comprises entre 1.5 et 6.5 kHz, permettant de bénéficier d’une pénétration conséquente couplée à une excellente résolution verticale.

Le sondeur de sédiments du Marion Dufresne exploite quant à lui des fréquences plus hautes entre 2.5 et 7 kHz, compensées par un niveau d’émission conséquent. Les signaux acoustiques émis sont des modulations de fréquence linéaires et le signal reçu consiste en une série temporelle d’échos réfléchis sur les interfaces sédimentaires.

Aux fréquences considérées, l’énergie reçue provient essentiellement des réflexions cohérentes générées au niveau des discontinuités de l’impédance acoustique du milieu.

Les sondeurs de sédiments des navires Pourquoi pas ?, L’Atalante et Thalassa

Les sondeurs de sédiments des navires hauturiers Pourquoi pas ? (2005), L’Atalante (2009) et Thalassa (2017) sont issus d’un développement spécifique basse-fréquence mené en 1998-1999 par les sociétés Triton-Elics, Eramer et Enertest, en collaboration avec l’IFREMER dans le cadre de la modernisation du N/O Le Suroît. Actuellement, l’antenne acoustique et l’électronique du sondeur (puissance, adaptation, réception et aiguillage) sont commercialisées par la société Ixblue. Tous ces sondeurs de sédiments constituent un parc d’équipements homogènes qui s’appuient sur le système d’acquisition SUBOP.

L’antenne acoustique d’émission-réception constituée de transducteurs de type Tonpilz est intégrée sur la coque et protégée par une fenêtre acoustiquement transparente. La géométrie de l’antenne peut évoluer en fonction du navire concerné : sept transducteurs électroacoustiques élémentaires avec des agencements spécifiques pour les navires Pourquoi pas ? et L’Atalante, et cinq transducteurs pour le navire Thalassa. Bénéficiant d’un niveau d’émission significatif (~210 dB réf. 1 µPa à 1m), ces sondeurs peuvent être mis en œuvre sur des hauteurs d’eau allant jusqu’à 4000-5000 m, dépendant des sédiments en présence. La profondeur de pénétration peut atteindre environ 100 m dans des sédiments meubles et la résolution verticale est de l’ordre de 25 cm.

Exemples de profils sur des hauteurs d’eau moyenne et très forte

Profil SdS par fonds de 250-300 m
~120 m de pénétration

Profil SdS par fonds de ~4400 m
~60 m de pénétration

Caractéristiques détaillées :

Electronique : Ixblue PWM 4 kVA
Hauteur d’eau : 20-5000 m
Pénétration : ~100 m dans des sédiments meubles
Résolution verticale : ~25 cm
Niveau d’émission : entre 209 et 212 dB réf. 1µPa @ 1 m selon la géométrie de l’antenne
Signal : Chirp 1500-6500 Hz de 10 à 100 ms

Le sondeur de sédiments du Marion Dufresne

Le sondeur de sédiments du navire Marion Dufresne est un équipement Kongberg Maritime de type SBP120. Les antennes d'émission TX (3 X 32 transducteurs) et de réception RX (64 transducteurs) mesurent plus de 7 mètres de long. L’antenne de réception est commune avec le sondeur multifaisceaux EM122.

L’ouverture des faisceaux et le niveau d’émission peuvent être modulés en fonction du nombre de transducteurs retenus :

3° x 3° pour des antennes TX & RX entières ; 230 dB réf. 1µPa @ 1 m
6° x 6° pour des demi-antennes TX & RX ; 224 dB réf. 1µPa @ 1 m
12° x 12° pour des quart d’antennes TX & RX ; 218 dB réf. 1µPa @ 1 m.

Le nombre important de transducteurs permet de bénéficier d’un niveau d’émission élevé et d’une pénétration d’environ 100 m dans des sédiments meubles. Les signaux émis sont des modulations linéaires de fréquences entre 2.5 et 7 kHz de durée maximale 100 ms.

La résolution verticale, de l’ordre de 30 cm, est comparable à celle obtenue sur les sondeurs de sédiments des navires Pourquoi pas ?, L’Atalante et Thalassa.

Le sondeur de sédiments de l’Haliotis

Une architecture générale d’un sondeur de sédiments adapté aux très petits fonds (< 20 m) a été définie pour équiper la vedette côtière Haliotis. Pour être opérée par très petits-fonds tout en utilisant des signaux modulés en fréquence de durée suffisante, l’antenne de réception est distincte du transducteur d’émission. Il est caractérisé par ses basses fréquences, il présente une excellente résolution verticale et il autorise des acquisitions jusqu’à la vitesse de 7 nœuds. Son niveau d’émission est compatible avec une pénétration de l’ordre de 25 m.