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03/11/2014 - SIBRANT Aurore

Evolution de la limite de plaque Eurasie/Nubie dans les Açores à partir de l’étude des îles volcaniques de Graciosa, S. Miguel et Santa Maria

  • Directeurs : Fernando Ornelas MARQUES (Université de Lisbonne) & Anthony HILDENBRAND (Université Paris-Sud)
  • Financement : alloc. MESR

Thèse soutenue le lundi 3 novembre 2014 devant le jury composé de :

- Anthony HILDENBRAND (UPSUD) et Fernando Ornelas MARQUES (Lisboa) en la qualité de directeurs de thèse
- Valério ACOCELLA (Roma Tre) et Mathilde CANNAT (IPGP) en la qualité de rapporteurs
- Andrew CALVERT (USGS) et Hermann ZEYEN (UPSUD) en la qualité d’examinateurs
- Anne DAVAILLE (UPSUD) et Pierre-Yves GILLOT (UPSUD) en la qualité d’invités

Résumé de la thèse :

L’archipel des Açores dans l’océan Atlantique est constitué de neuf îles volcaniques édifiées sur un épais plateau océanique, à proximité de la jonction triple entre les plaques Nord-américaine (Na), Nubienne (Nu) et Eurasienne (Eu). La formation du plateau et l’origine du volcanisme restent fortement débattus et ont été le plus souvent attribués à la présence d’une instabilité mantellique de type panache. Cependant, la répartition et la morphologie des édifices volcaniques situés du côté est de la dorsale Atlantique (MAR) semblent avoir été grandement influencés par la déformation régionale liée à la migration de la frontière de plaque (Eu/Nu) vers le NE. En effet, la frontière serait passée d’une faille transformante aujourd’hui inactive, la zone de fracture est des Açores (EAFZ), à un rift ultra lent actif appelé le Rift de Terceira (TR).

Lors de ce travail, nous utilisons le volcanisme comme marqueur de la déformation régionale. Nous nous intéressons particulièrement aux îles de S. Miguel et Graciosa, qui sont localisées à l’intérieur du TR, et à Santa Maria, une île volcanique éteinte qui se situe entre la EAFZ et le TR. De par leur position, ces trois îles constituent donc des cibles particulièrement appropriées afin d’étudier l’architecture et l’évolution de la frontière de plaque Eu/Nu durant les dernier Millions d’années. A partir de nouvelles données géomorphologiques, stratigraphiques, géochronologiques et tectoniques, couplées aux données bathymétriques et géophysiques disponibles, nous reconstruisons les étapes successives de construction et de démantèlement de ces îles puis discutons de leur signification géodynamique. Ces données sont ensuite complétées par des expériences de mécanique des fluides afin d’investiguer les liens possibles entre un panache mantellique, la migration de la frontière de plaque et le développement du volcanisme sur plusieurs échelles d’espace et de temps.

Les résultats montrent que les édifices localisés dans le TR se construisent via des pulses volcaniques courts (<100 kyr) et relativement synchrones, séparés par des épisodes d’effondrements sectoriels volumineux et catastrophiques. Nous proposons qu’une telle évolution reflète des épisodes brefs et intenses de déformation régionale le long de la frontière de plaque active. La distribution des marqueurs tectoniques (dykes et failles) ainsi que la reconnaissance de structures tectoniques orientées N110 et N150 dans la partie Est de S. Miguel, nous conduit à proposer que l’extension oblique du TR est principalement accommodée par les failles bordières majeures du rift sans expansion (formation de nouvelle croute océanique) associée. En outre, nous identifions une nouvelle tendance tectonique orientée N50° qui pourrait représenter des failles transformantes accommodant les variations d’obliquité du TR. L’activité de île de Santa Maria est ici datée entre 5.7 et 2.8 Ma. Comme les îles récentes, S. Maria a été façonnée par plusieurs effondrements sectoriels catastrophiques, le plus probablement déclenchés par les mouvements tectoniques régionaux. Nous identifions également une nouvelle structure de type graben reliant les îles de S. Maria et S. Jorge plus loin au NW. La forme de ce graben est semblable au TR et est située entre l’ancienne EAFZ et la frontière Eu/Nu actuelle. Nous interprétons ce graben comme un ancien rift transitionnel et donc comme une ancienne frontière de plaque Eu/Nu. A partir de nos données géochronologiques, nous proposons que la partie Est de ce rift transitionnel aurait migré vers la partie Est du TR entre 2.8 et 1.7 Ma.

La migration générale de la frontière Eu/Nu et la formation du plateau des Azores ont été interprétées par Vogt and Jung (2004) comme résultant de sauts successifs vers le NE de l’axe du Rift afin de maintenir sa position au dessus d’un point chaud fixe. Nos expériences de mécanique des fluides suggèrent que l’archipel des Açores, comme celui des Canaries, du Cap Vert, de Madère ainsi que les volcans sous marins de Great Meteor sont la signature en surface d’un groupe d’instabilités mantellique prenant naissance et remontant à partir du sommet d’un dôme thermochimique situé dans le manteau inférieur. Cependant, de telles plumes secondaires présentent une forte dépendance en temps d’environ 5-40 Myr. De plus, Ces panaches secondaires pourraient être suffisamment faibles pour adapter leurs mouvements aux équilibres de forces pré-existants, notamment la structure et la morphologie de la lithosphère.