Anatomie des failles de détachement dans un contexte de dorsale médio-océanique presque amagmatique : observations à l'échelle de la carte et de l'échantillon sur la dorsale sud-ouest indienne, 64°40'E
Auteur / Autrice : | Souradeep Mahato |
Direction : | Mathilde Cannat, Isabelle Martinez |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences de la terre et de l'environnement |
Date : | Soutenance le 04/12/2023 |
Etablissement(s) : | Université Paris Cité |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris ; 2014-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : UMR-Institut de physique du globe de Paris (2005-....) |
Jury : | Président / Présidente : Nathalie Feuillet |
Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Feuillet, Gianreto Manatschal, Javier Escartín, Muriel Andreani | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Daniel Sauter, Barbara John |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
L'Est de la dorsale sud-ouest indienne (SWIR) est un end-member peu magmatique du système des dorsales médio-océaniques. Dans certaines zones presque amagmatiques de plus de 50 km de large, la divergence des plaques se fait le long de failles de détachement (Ocean Detachment Faults ; ODF), qui exhument des roches dérivées du manteau. Ces ODF ont une durée de vie de 1 à 2 millions d'années, puis une nouvelle ODF prend le relais avec une polarité opposée. On parle de « flip-flop detachment faulting ». Cette thèse utilise la bathymétrie, les observations de plongée ROV et des échantillons de roches pour étudier la géologie, la tectonique et les processus de déformation de ces ODF presque amagmatiques. Le mur de la vallée axiale dans la zone d'étude (64°35'E SWIR) correspond au plancher d'un ODF actif jeune, D1. Le sommet de ce mur correspond au domaine dit de « breakaway » de D1. Il comprend des blocs glissés qui exposent une séquence de déformation d' ~100m d'épaisseur, avec des niveaux de gouges et de microbrèches de serpentinite. D'après sa géométrie, on attribue cette séquence à la zone de faille de l'ODF D2. Ceci renforce l'interprétation des ODFs D1 et D2 comme flip-flop. Notre étude montre une variation significative des déformations liées à D1 le long de l'axe. A l'est de la zone d'étude, la zone de faille exhumée est lisse, à l'ouest elle présente des corrugations similaires à celles documentées dans des ODF plus magmatiques. La région corruguée présente également plusieurs crêtes de quelques centaines de mètres de large, orientées NNE, que nous interprétons comme des méga-corrugations formées en raison de l'existence de phacoïdes d'échelle comparable dans la zone d'endommagement du détachement. Le domaine corrugué a aussi un relief plus marqué et des petites failles normales antithétiques, absentes dans la région non corruguée. Les horizons de microbrèches/gouges sont plus épais et plus continus dans la région non corrugué et nos observations de terrain suggèrent que des fluides hydratés favorisent la formation de ces gouges dans la zone de faille. Tout cela suggère une faille et un plancher D1 plus résistants à la déformation dans la région corruguée. Les corrugations font un angle de 15-25° sur la direction d'expansion NS. La résistance variable de la faille et de son plancher le long de l'axe pourrait causer une rotation locale du champ de déformation. Les microbrèches et gouges de D1 et D2 résultent de la fracturation cassante de péridotites déjà serpentinisées. Ces roches contiennent des microdomaines riches en clastes et des microdomaines foliés pauvres en clastes avec une matrice de chrysotile à grain fin dans laquelle nous avons observé des indices de dissolution et de précipitation syntectoniques. Les données expérimentales indiquent que la résistance à la friction des gouges de chrysotile à des températures < 100°C est très faible, similaire à celle du talc, mais qu'elle augmente à des températures et des pressions plus élevées. Les processus de dissolution-précipitation favorisés par les fluides affaiblissent cependant probablement les gouges de chrysotile dans ces domaines plus profonds. En outre, l'épaisseur, l'étendue et la connectivité des horizons de gouge et de microbrèche jouent également un rôle crucial dans la détermination de la résistance de la faille. Cette étude montre deux différences nettes entre les ODFs D1 et D2. et les ODFs corrugués plus magmatiques. Les horizons les plus déformés de D1 et D2 sont des gouges et des microbrèches à chrysotile, tandis que dans les ODF plus magmatiques, il s'agit de serpentinites cisaillées contenant du talc, de l'amphibole et/ou de la chlorite. Les ODFs presque amagmatiques D1 et D2 auraient aussi un domaine endommagé plus épais. Nous proposons que cette zone d'endommagement épaisse est héritée d'une déformation moins localisée dans la transition fragile/ductile de ces ODF presque amagmatiques.