Architecture et cyclicité magmato-tectonique de la zone néo-volcanique d'une dorsale lente en contexte de manteau froid

Magmato-tectonic architecture and cyclicity of the neo-volcanic zone of a slow ridge in the context of a cold mantle

• Auteur / Autrice : Léa Grenet
• Direction : Marcia Maïa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences marines
• Date : Soutenance le 11/12/2023
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Géo-Océan (Plouzané, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Jacques Déverchère
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marcia Maïa, Jacques Déverchère, Gianreto Manatschal, Muriel Andreani, Anne Briais, Mary-Alix Kaczmarek, Cédric Hamelin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Gianreto Manatschal, Muriel Andreani

Mots clés

Mots clés contrôlés

Magmatisme

Accrétion océanique

Tomographie sismique

Dorsales océaniques

Mots clés libres

Dorsale Médio-Atlantique

Faille Transformante de la Romanche

Manteau froid

Zone néo-volcanique

Cyclicité volcano-tectonique

Stockage et ascension de magmas

Mid-Atlantic Ridge

Romanche transform fault

Cold mantle

Neo-volcanic zone

Volcano-tectonic cyclicity

Storage and ascent of magmas

Résumé

L’étude de la zone néo-volcanique à l’intersection est entre la faille transformante de la Romanche et la dorsale Médio-Atlantique a permis d’explorer la variation spatio-temporelle de la structure de la zone néo-volcanique et de la composition de basaltes, dans un contexte de fort gradient thermique. La zone néo-volcanique a été cartographiée à partir de vidéos de plongées en submersible et de données bathymétriques et de réflectivité, collectées durant la campagne SMARTIES. Afin de contraindre les périodes d’activité magmatique, des basaltes ont été datés par méthode 40Ar/39Ar. La composition chimique et pétrologique de basaltes tholéiitiques et alcalins collectés dans le segment volcanique le plus proche de l’intersection (RC2) ont été analysées. L’orientation des failles varie d’oblique à normale à la direction d’expansion avec la distance à la faille transformante. Cette variation reflète une diminution de la contrainte cisaillante et de l’épaisseur de la lithosphère avec la distance à la transformante. Le segment RC2 contient la plus forte densité et les plus grands monts sous-marin de la zone d’étude. Cela peut être dû à une lithosphère plus épaisse sous RC2 impliquant des volumes de magmas plus importants et des éruptions moins fréquentes, ou à la fusion d’un manteau localement plus fertile. L'analyse d'échantillons dans ces conditions particulières de fusion du manteau apporte des contraintes sur la dynamique de production et stockage de magma. Les échantillons de RC2 étudiés sont issus de la fusion de différentes sources. Les clinopyroxènes présents dans les échantillons alcalins ont cristallisé en moyenne à 3,0 ± 0,92 kbar dans un réservoir dynamique, dans lequel des injections magmatiques se sont produites.

The study of the neo-volcanic zone at the eastern intersection between the Romanche transform fault and the Mid-Atlantic ridge allows to explore the spatio-temporal variation in the structure of the neo-volcanic zone and the composition of basalts, in a strong thermal gradient context. The neo-volcanic zone was mapped using submersible dive videos and bathymetric and reflectivity data collected during the SMARTIES cruise. To constrain the periods of magmatic activity, basalts were dated using the 40Ar/39Ar method. The chemical and petrological composition of tholeiitic and alkaline basalts collected in the volcanic segment closest to the intersection (RC2) were analyzed. The orientation of the faults varies from oblique to normal to the direction of expansion with the distance to the transform fault.This variation reflects the decrease of the shear stress and lithosphere thickness with distance from the transform. Segment RC2 contains the highest density and largest seamounts of the study area. This may be due to a thicker lithosphere below RC2 implying larger magma volumes and less frequent eruptions, or the melting of a locally more fertile mantle. The analysis of samples under these particular mantle melting conditions provides constraints on the dynamics of magma production and storage. The RC2 samples studied come from the melting of different sources. The clinopyroxenes present in the alkaline samples crystallized on average at 3.0 ± 0.92 kbar in a dynamic reservoir, in which magmatic injections occured.