Interaction dorsale-point chaud : relations entre les processus tectoniques et magmatiques à l'axe de la dorsale Est Pacifique, 16°N

Hot-spot dorsal interaction : influence on tectonic and magmatic processes at the East Pacific ridge axis, 16 ° N

• Auteur / Autrice : Morgane Le Saout
• Direction : Pascal Gente, Anne Deschamps
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences marines
• Date : Soutenance le 26/03/2015
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer (Plouzané, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Domaines océaniques (Plouzané, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Marcia Maïa
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Gente, Marcia Maïa, Yves Lagabrielle, Anne Briais, Olivier Dauteuil
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yves Lagabrielle, Anne Briais

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dorsales océaniques -- Pacifique, Océan

Points chauds (géologie)

Mots clés libres

Dorsale Est-Pacifique

Étude morphostructurale

Processus tectoniques

Influence du point chaud

East Pacific Rise

Morpho-structural analysis

Magmatic and tectonic processes

Influence of the hotspot

Résumé

Le segment 16°N de la dorsale Est-Pacifique (EPR) est le plus large et le moins profond de cette dorsale rapide. Cette morphologie atypique est liée à un apport magmatique accru sous la dorsale dû à la proximité du point chaud des Mathématiciens. Ce travail présente une étude morphostructurale et de chronologie relative détaillée de la zone axiale de ce segment, réalisée à partir de l’analyse de données bathymétriques à 40 m, 10 m et 1 m de résolution, combinée à l’analyse de photos et vidéos de plongées Nautile acquises lors de la campagne PARISUB (PAnache Ridge SUBmersible.). Cette étude permet de discuter des processus tectoniques, de la dynamique des éruptions, ainsi que de l’influence du point chaud sur les processus d’accrétion. Sur les bordures du plateau sommital, ainsi que sur les plaines abyssales adjacentes au dôme, les failles et les grabens abyssaux apparaissent moins développés que le long des autres segments de l’EPR. Cette structuration du plancher serait la conséquence directe d’une lithosphère plus chaude et plus mince. A l’axe, le système éruptif complexe et très segmenté, reflète une faible localisation des intrusions et une grande variabilité spatiale et temporelle de l’activité magmatique. En effet, le fossé sommital est parfois large, d’autre fois étroit, parfois unique et parfois parallèle à un second fossé sur plusieurs kilomètres. Cette variabilité et la disposition de ces segments en échelon, décalés vers le point chaud, traduit l’influence du point chaud sur l’activité magmatique et son organisation. Cette influence est observée également sur la morphologie des coulées, mais cette fois-ci de manière indirecte. En effet, l’apport magmatique accru à l’axe est responsable de la formation d’un plateau sommital subhorizontal atteignant 5 km de large au centre du segment. Les faibles pentes de ce plateau sont à l’origine de la mise en place de coulées d’inflation en nappe et en coussin qui constituent plus d’un tiers des coulées de la zone cartographiée. La morphologie atypique de ces coulées, notamment celles en nappe, a conduit au développement d’un modèle théorique sur la dynamique des éruptions sur un plancher subhorizontal et d’un modèle conceptuel de la mise en place de ces laves. Ces coulées aux faciès contrastés semblent s’être mises en place au cours d’une même éruption qui se serait étalée sur jusqu’à plusieurs dizaines de jours, permettant ainsi une inflation des coulée jusqu’à 30 m de hauteur. Ce type d’éruptions aurait pour origine un apport de magma plus conséquent, qui trouverait sa source dans le point chaud. L’influence du point chaud des Mathématiciens sur les processus d’accrétion est donc observable de l’échelle décimétrique à plurikilométrique.

The 16°N segment of the East Pacific Rise (EPR) is the most over-inflated and shallowest of this fast -spreading ridge, in relation with an important magma flux due to the proximity of the Mathematician hotspot. The goal of this thesis is to analyze in detail the magmatic and tectonic processes along this segment in regards to the influence of the hotspot. The study of these processes is based on a morpho-structural and chronological analysis of the segment between 15°36.N and 15°53.N using bathymetric data (1,10 and 40 m resolution) and Nautile dive photos and videos of the French PARISUB (.PAnach Ridge SUBmerssible.) cruise. The characterization of the faults and fissures geometry (e.g., vertical throw, dip, length, depth, width) and their orientation reveled that tectonic processes occur more than 750 m of the ridge axis. Lateral and abyssal grabens formed by fault, less developed than in other EPR segments would be the consequence of a warmer and thinner lithosphere. At the axis, the existence of two parallel and contiguous Axial Summit Troughs (ASTs) over a distance of about 20 km and above a wide magma lens, indicate a wide zone of diking and thus a poor localization of magmatic processes. This poor localization, and the highly segmented and global “en echelon” shift of the ASTs that progressively accommodate the bow shape of the axial dome in the direction of the hotspot, revealed the importance of the Mathematician hotspot influences on spreading processes. This hotspot also influences, although indirectly lava flows morphologies.Indeed, it is at the origin of the formation of a wide sub-horizontal plateau that results in the formation of inflated sheet and pillow flows. That flows covering about one third of the plateau allows us to develop theoretical and conceptual models to investigate lava flow dynamics. Models revealed that inflated sheet and pillow flows may emplace during the same long-live (few hours to 20 days) eruption, with sheet flows erupted at the end.