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1. Que sait-on de l’exploitation des encroûtements cobaltifères ? Les analyses du premier chapitre de ce rapport nous ont montré que les encroûtements cobaltifères présentent un intérêt en tant que ressources minières sous-marines potentiellse en Polynésie Française. Pour ce type de ressources, un effort important d’exploration devra encore être conduit en Polynésie, comme dans d’autres régions du monde où quelques intérêts se sont manifestés : à ce jour, seulement trois permis d’exploration ...

1. Les technologies d’exploration 1.1 Introduction Parmi les enjeux de l’exploration sous-marine, la connaissance scientifique pour l’identification de nouvelles ressources et pour la compréhension du fonctionnement des écosystèmes est fondamentale. Le développement et le maintien de cette expertise scientifique est absolument indispensable pour le lancement de programmes miniers en mer profonde. En mer, cette expertise scientifique s’appuie plus qu’ailleurs, sur une capacité d’intervention s...

La Polynésie française se caractérise par une immense zone économique exclusive, constituant la moitié de la zone maritime française, elle-même deuxième mondiale. Les enjeux de conservation et d’exploitation durable des océans et des ressources marines (objectif 14 de l’agenda onusien du développement durable) y sont considérables. Dans un contexte international marqué par une hausse de la demande en matières premières minérales et une « course à la mer », nouvelle frontière d’expansion territoriale, la question des ressources minérales profondes en Polynésie française suscite aujourd’hui un intérêt accru. L’État et la Polynésie française ont commandé à l’Institut de recherche pour le développement (IRD) cette expertise collégiale sur les ressources minérales marines profondes en Polynésie française. Cette expertise, réalisée par un collège d’experts pluridisciplinaire (anthropologie, biologie, droit, économie, géographie, géologie, technologie), recense les connaissances actuelles et construit un diagnostic nuancé. Elle aboutit à une série de recommandations utiles aux décideurs politiques en matière de production de connaissances, de développement de technologies et de gouvernance, contribuant ainsi à la définition d’une stratégie de développement d’une filière minière sous-marine respectueuse des enjeux sociaux et environnementaux spécifiques à la Polynésie française. French Polynesia has an enormous exclusive economic zone, half of the vast French maritime area which is the second largest in the world. Substantial issues surround the conservation of the oceans and sustainable exploitation of marine resources (Goal 14 of the UN agenda for sustainable development). In an international context marked by increased demand for mineral commodities and the ‘scramble to the sea’ that defines the new frontiers of territorial expansion, French Polynesia’s deep-sea mineral resources are attracting growing interest. The French government and French Polynesia commissioned the Institut de recherche pour le développement (IRD) to conduct an expert group review on deep-sea mineral resources in French Polynesia. The review, which was carried out by a multidisciplinary panel of experts in anthropology, biology, law, economics, geography, geology and technology, summarises the current state of knowledge and reaches some qualified conclusions. It makes a series of recommendations that will assist policy makers in future efforts to develop knowledge, technologies and governance. The expert group review will help define a development strategy for the deep-sea mining industry that respects environmental and social issues specific to French Polynesia.

1. Stratégie des pays Selon la commision européenne, 5 % des minerais mondiaux, comprenant le cobalt et le zinc, proviendront du plancher océanique à l’horizon 2020. Cela doublera en 2030. Le chiffre d’affaires annuel du « deep sea mining » pourrait atteindre 10 milliards d’Euros en 2030, en partant de virtuellement zero aujourd’hui. http://www.downtoearth.org.in/coverage/mining-at-deep-sea-46049 Quelles stratégies les pays ont mises en place pour répondre aux nouveaux enjeux du “deep sea min...

Amas sulfurés hydrothermaux, nodules et encroûtements ferromanganésifères constituent en l’état des connaissances les trois ressources minérales potentielles des « grands fonds » marins. L’évolution du contexte international pour l’accès aux matières premières depuis quelques années conduit naturellement à porter une attention à ces ressources potentielles sous-marines. Bien que les encroûtements ferromanganésifères puissent présenter la plus grande valeur en métal contenu [Ifremer, 2011], principalement en raison de leur concentration en cobalt, l’étude de ces encroûtements et de leur contexte n’ont pas fait l’objet, en France, d’autant d’investigations que les nodules de manganèse ou les amas sulfurés hydrothermaux. On se propose de résumer les connaissances acquises, en particulier dans la Zone Economique Exclusive de Polynésie française, et de suggérer une conduite à tenir dans le cadre de ce nouveau contexte international.

Axial bathymetry, major/trace elements, and isotopes suggest:that the Pacific-Antarctic Ridge (PAR) between 56 degrees S and 66 degrees S is devoid of any hotspot influence. PAR (56-66 degrees 5) samples have in-average lower Sr-87/Sr-86 and Nd-143/Nd-144 and higher Pb-206/(204)pb than northern Pacific midocean ridge basalts (MORB), and also than MORE from the other oceans. The high variability of Pb isotopic ratios (compared to Sr and Nd) can be due to either a;general high mu (HIMU) (high U/Pb) affinity of the southern Pacific upper mantle or to a mantle event first recorded in time by Pb isotopes. Compiling the results of this study with those from the PAR between 53 degrees S and 57 degrees S gives a continuous view of mantle characteristics from south Pitman Fracture Zone (FZ) to Vacquier FZ, representing about 3000 km of spreading axis. The latitude of Udintsev FZ (56 degrees S) is a limit between, to the north, a domain with large geochemical Variations and, to the south, one with small Variations. The spreading rate has intermediate values (54 mm/yr at 66 degrees S to 74 mm/yr at 56 degrees S) which increase along the PAR, while the axial morphology: changes from valley to dome. The morphological transition is not recorded by the chemical properties of the ridge basalts nor by the inferred mantle temperature which displays few variations (30-40 degrees C) along the PAR. Contrary to what is observed along the South-East Indian Ridge, PAR morphology appears to be controlled more by spreading rate rather than by mantle temperature. Much of the major and trace element variability results from segmentation control on the shallowest thermal structure of the mantle. The cold edge of a fracture zone seems to be more efficient when occurring in an axial dome context.:It is expressed as an increase of the magnitude of the Transform Fault Effect along the valley-dome transition, resulting in a clear increase of trace element ratio variability (such as Nb/Zr). There is no strong evidence for the previously proposed southwestward asthenospheric flow in the area. However, this flow model could explain the intrasegment asymmetric patterns.

As part of the French-American Ridge Atlantic program the French-American Zero-Angle Photon Spectrometer and Rocks (FAZAR) cruise conducted water column studies between 33 and 40 degrees N along the Mid-Atlantic Ridge (MAR)) to detect hydrothermal activity and map its influence, This paper describes the large-scale hydrography within the axial valley, with particular emphasis on the hydrothermally active Lucky Strike segment (37 degrees 17'N). The FAZAR study area is affected be the presence of the Azores Current and Mediterranean Water (MW). Although the MW core has been mapped as far north as 50 degrees N off the ridge; the northern boundary Of the MW within the MAR in the FAZAR study area exists as a strong front south of the Azores platform. This front is most likely caused by the shallower ridge crest becoming a physical barrier to the MW. The Lucky Strike segment lies within this front and, as a result, has complicated hydrography which can obscure hydrothermal temperature and salinity anomalies.

Ce dossier retrace une enquête chimique passionnante qui révèle comment la connaissance de l’évolution de notre planète passe par une descente dans les dorsales médio-océanique, au cœur même des laves basaltiques qui s’y créent, à la recherche d’indices infimes mais révélateurs.

International audience; Mots cles.-Dorsale medio-oceanique, Hydrothermalisme. Resume.-Jusque 1979, les etudes oceaniques concernaient principalement l'histoire de l'ouverture d'un ocean (en utilisant la memoire magn£tique des roches formees a l'axe d'une dorsale medio-oc6anique), l'examen des differentes morphologies axiales (fonction du taux d'expansion oceanique, de 1 a 18 cm/an) et la variabilite des proprietes geochimiques des laves basaltiques (rapports isotopiques, terres rares...). Ces etudes ont ete conduites (ou presque) comme s'il n'existait aucune relation entre l'ocean et le systeme dorsale medio-oceanique. La decouverte des sources hydrothermales haute temperature (350°C) a l'axe de la dorsale est-pacifique en 1979 a revele d'une maniere spectaculaire l'importance des echanges entre l'eau de mer et la croflte oceanique jeune, a l'interface ocean-lithosphere. Les observations, mesures et theories qui laissaient prevoir l'importance des echanges ocean-lithosphere bien avant 1979 sont examinees. Les nouvelles decouvertes « ocean-lithosphere » mobilisent plusieurs disciplines, geophysique, geochimie, chimie oceanographique, biologie, dans le cadre de programmes internationaux.

Responsible for large exchanges between the Ocean and the Lithosphere, oceanic hydrothermalism covers wide scientific domains, from the ocean chemistry to metallogeny. The exploration covers all scales, from the hydrothermal site to the Mid-oceanic ridge system. Modern bathymetry and imagery are required. Physical and chemical anomalies created in the ocean are used to detect and map its distribution. A specific effort in the field of ROV (Remote Operated Vehicle) is needed to acquire data at the corresponding working scale.

Rock samples have been dredged clming S0-35 and SEAPSO JV cruises (1984 and 1985) from cliJTemnl spreading ridges in lhe Lau Basin, soulh-weslern Pacific. They were analyzed for major and lrace elemenls and isotopic ralios (Sr, Nd). Nmlhem Lau Basin samples show N-MORB type characlerislics, bolh in major andlrace elemenls, whereas soulhern Lau Basin ones are differenlialed and show significanl Ta-Nb negalive anomalies in lheir extended REE pallerns, which is characlerislic of subcluclion zones.lsolopic ralios (Sr, Nd) are quile helerogeneous and inlermediale bel ween MORB and island arc values. The norlhern Lau Basin Ridge has geochemical characlerislics suggeslive ofmedio-oceanic lype spreading, whemas lhe soulhem LauBasin Ridge (Valu Pa Ridge) wilh ils geochemical characleristics influenced by subcluclecl slab material, could eilher be a nascenl island arc or corresponcllo an inilial slage of back-arc opening. A comparison of lhe LauBasin resulls vvilh lhose from the North Fiji Basin andlhe Okinawa Trough shows geochemicallrencls thalmflecllhe evolution from a rifling slags (island arc charac:Lerislics) loa malum slage (MORB characteristics) of back-arc basins., K u r z fa s sung: Wiihrend cler S0-35- unci SEAPSO IV-Kampagnen (1984 uncl1985) wurclen Gesleinsproben von verschiedenen Spreading-Riicken im Lau-Becken (Siidwesl-Pazifik) gedreclschl. An ihnen wurden die Haupl- unci Spmenelemente sowie die Isolopenverhiillnisse liir Sr unci Nd beslimml. Die Proben a us clem ni:ircllichen Lau-Becken zeigen N-MORB-Charakler in cler Verleilung sowohl cler Haupt- als auch der Spurenelemente. Die Proben aus dem siidlichen LauBecken dagegen sind cliffmenzierl unci zeigen in ihrem erweilerlen Sellene-Ere! en-Verleilungsmusler deulliche negalive Ta-Nb-Anomalien, die ly!Jisch flir Subcluklionszonen sind. Die Isotopenverhiillnisse fiir Sr unci Nd sind sehr helerogen unc liegen zwischen MORB-und Inselbogen-Werlen. Der ni:irclliche Lau Basin Ridge zeigt geochemische Eigenschaflen, die fiir mi llelozeanisches Spreading sprechen; der siidliche Lau Basin Ridge (Valu-Pa-Riicken) dagegenmil seinen clurchsubcluzierles Malerial beeinfluf\len geochemischen Eigenschaflen ki:innle entweder ein neu enlslehencler Inselbogen sein ocler er ki:innte das Anfangsstadium eines Back-Arc (Spreading) repriisentieren. Ein Vergleich cler Lau-Becken-Ergebnisse mil denen vom Norcl-Pidschi-Becken unci dem Oldnawa- Trog zeigl geochemische Trends, die die Enlwicklung vom Ril'Lslaclium (Inselbogen-Charakler) zum reifen Stadium (lviORB-Charakler) sines Back-Arc-Beckens wiclerspiegeln.

Three cruises (POP 1, SEAPSO 3 and SEAPSO 4) carried out during the "Tour du Monde" of the R.V. Jean Charcot allow us to obtain new structural and geochemical data for the Okinawa, North Fiji and Lau basins. Taken together, the structural and geochemical data illustrate a difference in evolution stages of these sites. The less evolved stage is represented by the Okinawa basin, where accretion is evidence only by volcanic intrusion into a thinned continental crust. The most evolved stage is illustrated in the North Fiji basin, where the present-day accretion can be directly compared to the East Pacific Ridge. The Lau basin displays an intermediate stage with a complex system of accretionary ridges. This difference in the evolution stage is translated in the nature and geochemistry of the rocks.

Three cruises (POP 1, SEAPSO 3 and SEAPSO 4) carried out during the "Tour du Monde" of the R.V. Jean Charcot allow us to obtain new structural and geochemical data for the Okinawa, North Fiji and Lau basins. Taken together, the structural and geochemical data illustrate a difference in evolution stages of these sites. The less evolved stage is represented by the Okinawa basin, where accretion is evidenced only by volcanic intrusion into a thinned continental crust. The most evolved stage is illustrated in the North Fiji basin, where the present-day accretion can be directly compm·ed to the East Pacific Ridge. The Lau basin displays an intem1ediate stage with a complex system of accretionary ridges. This difference in the evolution stage is translated in the nature and geochemistry of the rocks : in the Okinawa trough they are basalts, andesites and dacites enriched in hydromagmaphile m1d rare earth elements. In the Lau basin they are typical N. Morb basalts in the central pmt of the basin and inteimediate composition between Morb and m1desites on Valu Fa ridge. Lastly, the North Fiji basin axis provides only typical Morb basalts.

In 1972, chemical analysis of rocks using a dispersive X-ray fluorescence system was shown to be practicable at sea during the "Gibraco cruise" of the R.V. Jean Charcot (Bougault and Cambon, 1973). The same equipment and techniques were used to perform analyses on Glomar Challenger during Leg 37. The aim of this report is to describe the instruments used, the basic routine operations, the problems encountered, and how they were solved. From the experience of analytical work onboard and the precision of the results which is discussed, some brief recommendations are made to IPOD for shipboard chemical analysis. The preliminary results obtained are discussed in terms of chemical units compared to lithological units defined onboard. [NOT CONTROLLED OCR]

From a study of trace elements, including first transition series elements and low parition coefficient elements or so-called hygromagmatophyle elements (Treuil and Varet, 1973 ; Treuil and Joron, 1976), we will try to establish the three fundamental parameters (mantle material, partial melting, and crystallization) which influence the formation of basalts recovered during Leg 46. Data are presented in connection with shipboard study ; a tentative interpretation is given taking into account our present knowledge of the behavior of trace elements during magmatic processes and comparing the results of FAMOUS, Leg 37 and Leg 45. We ask the reader to look at our Leg 45 report (Bougault. et al., 1978) to gain information about analytical procedures and geochemical methods of investigation. [NOT CONTROLLED OCR]

Ages of a few rocks sampled in three sites of the Azores-Gibraltar ridge have heen determined using the K/Ar method.For one site (Gorringe hank), both whole rock and separated mineral techniques have heen used: ages are compared and discussed. All the dated samples are younger than the adjacent ocean floor whose age is evaluated from the observed magnetic anomalies.For the Gorringe bank samples, ages do not coincide with the generally accepted age for the uplift of this portion of the ocean floor. [NOT CONTROLLED OCR], Sont présentés les résultats de datation, par la méthode K/A, d'échantillons prélevés en trois sites sur la ligne Açores-Gibraltar.Pour un des sites, les âges obtenus sur " roche totale » et sur minéraux séparés sont comparés et discutés. Les échantillons volcaniques datés sont toujours plus jeunes que le fond océanique adjacent.Les âges déterminés (respectivement 50-60, 51, 30-34 M.A.) sont replacés dans le contexte tectonique de la région. [OCR NON CONTRÔLE]

En insistant sur les limites de la définition d'un élément trace et sur les hypothèses nécessaires à l'élaboration des modèles classiques de fusion partielle et de cristallisation fractionnée, le premier chapitre sert d'introduction générale. Le deuxième chapitre traite des propriétés des éléments de transition vis à vis des partages minéraux - liquides silicatés. Les chapitres III, éléments à forts coefficients de partage, et IV, éléments à faibles coefficients de partage, sont consacrés à l'interprétation des données en termes de géochimie comparée, processus magmatiques et hétérogénéité du manteau. Le chapitre V présente les données brutes relatives à chaque campagne. L'analyse des éléments traces par spectrométrie de fluorescence X est traitée au chapitre VI.

Massive zinc, copper and iron sulfide ore deposits have been found at the axis of the East Pacific Rise. Although several investigators had predicted their presence on the deep-ocean floor, there was no supporting observational evidence. The East Pacific Rise deposits represent an appealing modern analogue of Cyprustype ores associated with ophiolitic rocks on land. They contain up to about 29% zinc metal and up to at least nearly 3% metallic copper. Their discovery will provide a new focus for deep-sea exploration, leading to new assessments of the concentration of noble metals in the upper layers of the oceanic crust. [NOT CONTROLLED OCR], Des minerais polymétalliques composés de sulfures de zinc, de cuivre et de fer ont été découverts a l'axe de la dorsale du Pacifique oriental. Bien que plusieurs chercheurs aient prédit la présence de sulfures sur le plancher océanique profond, ils n'avaient pas été observés jusqu'à présent sur les grandes dorsales médio-océaniques. Ces minerais représentent l'homologue actuel des minerais du type chypriote associés aux pillow-lavas des cortèges ophiolitiques. Les analyses préliminaires montrent qu'ils contiennent jusqu'à 29 % de zinc métal et au moins 3 % de cuivre métal. Cette découverte fournit de nouvelles raisons d'explorer le plancher océanique profond, afin de mieux connaître les concentrations de métaux nobles dans les couches supérieures de la croûte océanique. [OCR NON CONTRÔLE]

From a study of the first transition series elements we will try to define the pattern of fractional crystallization and partial melting. Results are discussed hole by hole in connection with lithological description and major element analysis. and element by element in term of fractional crystallization or partial melting using their partition coefficients. [NOT CONTROLLED OCR]

The MAPCO cruise of the R.V. Jean-Charcot (October-November, 1979) sampled zero-age basalts along the Mid Atlantic Ridge from the Azores triple junction to 24°N. Preliminary shipboard geochemical analyses together with previOusly collected data show that hygromagmaphile elements are not randomly distributed along the ridge. North from Hayes transform, the chondrite normalised diagrams of these elements show flat to enriched distributions for the most hygromagmaphile elements. South from this transform, these diagrams are systematically depleted for the most hygromagmaphile elements. These data are interpreted in terms of regional upper mantle heterogeneity. [NOT CONTROLLED OCR], La campagne MAPCO (octobre-novembre 1979) du navire océanographique Jean-Charcot a permis d'échantillonner les basaltes de la dorsale médio-atlantique à " âge zéro » entre le point triple des Açores (~ 380°N) et 24°N. Les données disponibles avant cette campagne et les analyses effectuées à bord permettent de montrer que la distribution des éléments hygromagmaphiles n'est pas aléatoire le long de la dorsale. Au nord de la zone de fracture Hayes, les diagrammes normés aux chondrites relatifs à ces éléments présentent une distribution plate à enrichie pour les éléments les plus hygromagmaphiles. Au sud de cette zone de fracture, ces diagrammes présentent un appauvrissement systématique pour les éléments les plus hygromagmaphiles. Ces données sont interprétées en termes d'hétérogénéité régionale du manteau supérieur. [OCR NON CONTRÔLE]