Thèse soutenue

Tomographie sismique d’une dorsale ultra-lente très pauvre en magma

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Auteur / Autrice : Mohamadhasan Mohamadian Sarvandani
Direction : Sylvie LeroyLapo Boschi
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Géophysique
Date : Soutenance le 05/12/2022
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de la Terre de Paris (2009-....)
Jury : Président / Présidente : Loïc Labrousse
Examinateurs / Examinatrices : Frauke Klingelhoefer
Rapporteurs / Rapporteuses : Matthias Delescluse, Piero Poli

Résumé

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Les dorsales ultra-lentes quasi-amagmatiques constituent une nouvelle catégorie de dorsales océaniques caractérisées par une accrétion crustale, exposant sur le fond marin des quantités considérables de péridotites provenant du manteau. L’étude de la contribution des processus tectoniques, magmatiques et d’autres processus impliqués est nécessaire pour obtenir un modèle conceptuel complet des dorsales océaniques à accrétion ultra-lente. L’imagerie des structures de la croûte et du manteau supérieur peut nous aider à comprendre les activités géologiques passées et actuelles sur les dorsales à accrétion océanique ultra-lente. L’objectif du projet est de comprendre la croûte océanique formée dans une dorsale à accrétion ultra-lente appelée ride sud-ouest indienne, à faible apport de magma. Notre projet de recherche est basé sur le traitement et la modélisation de données sismiques actives et passives dans la partie la plus orientale de la dorsale Sud-Ouest Indienne. L’acquisition des données géophysiques a eu lieu en 2014 lors de la campagne SISMOSMOOTH, à bord du N/O Marion-Dufresne. Nous avons analysé les enregistrements des composantes verticales de 43 sismomètres fond de mer (OBS) dans notre approche sismique passive et les composantes hydrophones de 16 sismomètres fond de mer pour l’approche sismique active. L’interférométrie de bruit ambiant et l’inversion de forme d’onde complète (FWI) des données de réfraction ont été utilisées pour imager les structures internes de la croûte et de la lithosphère. Grâce à la modélisation de l’interférométrie de bruit ambiant, on trouve une épaisseur moyenne de croûte de 7 km avec une couche peu profonde de faibles vitesses de cisaillement. De plus, nous en déduisons que les 2 km supérieurs sont très poreux et peuvent être fortement serpentinisés. La vitesse moyenne des ondes de cisaillement entre la base de la croûte et la profondeur maximale de notre modèle (15 km) est inférieure à la valeur de référence globale de 4.5 km/s et peut s’expliquer par le jeune âge des fonds marins de notre zone. Notre modèle bi-dimensionnel de vitesse des ondes P obtenu à partir de notre analyse FWI suggère des variations considérables de composition dans la partie supérieure le long du profil parallèle à l’axe. Notre étude propose un domaine de transition entre un domaine à prédominance volcanique et un non magmatique, entre ∼65 à 95 km de distance sur le profil. Des injections magmatiques dans des dikes sont proposées dans le domaine oriental non volcanique. Une augmentation vers l’ouest de l’apport de matériel magmatique est confirmée pour le mode d’accrétion océanique. Le modèle de vitesse des ondes P associé aux variations de serpentinisation suggère que le Moho est une transition graduelle d’une péridotite hydratéevers une péridotite non altérée.