Subductions et ouvertures océaniques dans le Sud-Ouest Pacifique

Dans le Sud-Ouest Pacifique, la configuration de la frontière convergente entre les plaques Australie et Pacifique est le résultat d’interactions complexes s’exerçant sur un vaste domaine de déformation active entre deux subductions à vergences opposées et les ouvertures d’arrière-arc qui leur sont associées. À l’est, la plaque Pacifique subducte vers l’ouest dans la fosse de Tonga-Kermadec, et à l’ouest, la plaque Australie plonge vers le nord-est dans la fosse du Vanuatu-Salomon. Y sont associées respectivement les ouvertures des bassins de Lau-Havre et Nord-Fidjien. La liaison entre les deux subductions est un domaine à déformation diffuse, composé de multiples centres d’accrétion actifs relayés par des failles transformantes. La bordure nord est matérialisée par la subduction de Vitiaz, inactive depuis le Miocène supérieur, le long de laquelle la lithosphère Pacifique crétacée passait sous la plaque Australie. L’ouverture océanique consécutive du bassin Nord Fidjien débute, il y a environ 12 Ma, et se développe le long de plusieurs axes d’accrétion contrastés. L’accrétion dans le bassin de Lau est plus récente et plus localisée. Les liens entre subduction et accrétion océanique d’arrière-arc sont partout évidents dans la région, et tout particulièrement dans le bassin de Lau. Cependant, on relève une multiplication anormale des axes d’accrétion actifs à la jonction entre les deux bassins. Cette situation géodynamique, tectonique, magmatique et géochimique complexe, voire anormale, de même que l’anomalie positive de la topographie et du géoïde, la présence d’un fort flux de chaleur, d’une lithosphère océanique mince et de faibles vitesses mantelliques témoignent tous d’une convection intense dans le manteau supérieur sous l’ensemble de la frontière, et d’une influence de type point chaud étendu dans la partie septentrionale.In the SW Pacific the configuration of the Pacific-Australia convergent plate boundary is the result of complex and multiple interactions between subduction and spreading, within a wide region of active deformation between two opposite subduction zones and the associated back-arc opening. To the east, the Pacific plate subducts westward into the Tonga-Kermadec trench, while to the west, the Australia plate plunges eastward and northeastward into the Vanuatu and Solomon trenches. These subductions are associated respectively with the Lau-Havre and North Fiji basin opening, while their junction is underlined by a high number of active spreading centres relayed by transform faults. The northern border is highlighted by the inactive (since the late Miocene) Vitiaz subduction of the Cretaceous Pacific crust beneath the Australia plate. The North Fiji basin opening started ~12 Ma ago and has developed on several highly variable spreading axes. The oceanic spreading is more recent and concentrated in the Lau Basin. The links between subduction and back-arc oceanic spreading are obvious everywhere in the SW Pacific, especially in the Lau Basin. However an abnormal number of active spreading axes occurs within the junction of the two basins. This complex, and abnormal, geodynamic, tectonic, magmatic and geochemical situation, as well as a positive anomaly of the topography and geoid, the occurrence of a high heat flow, the presence of a thin oceanic lithosphere and low mantle seismic velocities collectively demonstrate intense convection in the upper mantle of the whole area, and the possible influence of a wide hot spot-type mantle

Étude géodynamique de la zone de subduction Tonga-Kermadec par une approche couplée de modélisation numérique 3D et de sismotectonique

Etude géodynamique de la zone de subduction Tonga-Kermadec par une approche couplée de modélisation numérique 3D et de sismotectonique La zone de subduction des Tonga-Kermadec est le résultat d une évolution géodynamique complexe. L interaction des mécanismes d ouverture du domaine arrière-arc, de la subduction de la ride oblique de Louisville, de la d echirure de la plaque Pacifique plongeante ou encore d une obliquité de convergence croissante du Nord au Sud de la zone, est a l origine de la segmentation morphotectonique actuelle du système. Une approche couplée de modélisation numérique 3D et de sismotectonique a permis d étudier l état de contrainte d un système convergent induit lors de la subduction d une plaque océanique le long d une marge courbe ou encore, lors de la subduction d un relief océanique. Pour cela, un code numérique en éléments finis thermo-mécanique en 3D (ADELI-3D) a été développé par R. Hassani, puis validé dans le cadre de cette thèse. Les résultats soulignent un effet significatif des variations latérales d un système convergent sur les déformations lithosphériques engendrées. (1) Dans le cas de marges à géométrie courbe, une convexité ou concavité vers l océan, induit respectivement un régime compressif ou extensif dans la plaque supérieure et ce, quel que soit le contraste de densité entre la lithosphère et l asthénosphère ou encore la valeur du coefficient de friction interplaque. (2) Les résultats des simulations numériques 3D et de l étude sismotectonique ont mis en évidence le rôle significatif de la subduction d une ride océanique sur l état de contrainte de la plaque supérieure. La subduction d une ride se traduit par la surrection de la marge et un régime compressif au front du relief en subduction. Nos simulations montrent que la distribution des contraintes au sein de la plaque chevauchante est contrôlée par l obliquité de la ride. Dans la plaque chevauchante du système Tonga-Kermadec, une segmentation tectonique et cinématique des zones d arc et d arrière-arc est mise en évidence à travers la résolution de l état de contraintes déduit des mécanismes au foyer. Un régime de contraintes similaire est obtenu dans nos modèles 3D et nous permet de confirmer le rôle significatif de la subduction de la ride de Louisville sur la structuration actuelle du bassin arrière-arc de Lau. (3) L étude de la distribution de la sismicité et des mécanismes au foyer de la plaque plongeante révèle une influence de cette ride sur le comportement profond de la plaque. Un saut de subduction, qui coÏncide avec l arrivée de la ride de Louisville dans la fosse est mis en évidence au Nord de la ride de Peggy. Ce saut de subduction s est accompagné d un détachement de la partie profonde du panneau plongeant, souligné par une vaste lacune de sismicité sous le Bassin de Lau. Une étude fine de la distribution de la sismicité de la plaque supérieure a permis d identifier de nouvelles structures tectoniques dans le Nord du système Tonga, a savoir l axe Futuna-Niua Fo ou, interpréé comme une ancienne frontière de plaques et l accident intra-arc de Niuatoputapu, impliqués dans la réorganisation globale du système.Geodynamical study of the Tonga-Kermadec subduction zone using both 3-D numerical modelling and seismotectonics approaches The Tonga-Kermadec subduction zone is the consequence of a complex geodynamical evolution. The interaction between the back-arc opening mechanisms, the subduction of the oblique aseismic Louisville Seamount Chain, the tearing of the Pacific Plate and the increasing obliquity of convergence from North to South results in the presentday morphotectonic segmentation of the convergent system. Using both 3-D numerical modelling and seismotectonics, we attempt to determine the state of stress inferred in a convergent system (1) from a convergence accommodated along a curved margin and (2) from the subduction of an oceanic aseismic ridge. For that purpose, a finite element thermo-mechanical code was developped in 3-D by R. Hassani and then validated within the framework of this study. The results highlight a significant effect of the along-strike variations in a convergent system on the style of lithospheric deformation. (1) A convexity or concavity of the margin towards the ocean enhances respectively a compressive or extensive regime within the upper plate, whatever are the density contrast between the lithosphere and the asthenosphere or the value of the friction coefficient. (2) The results from both the numerical simulations and the seismotectonics study highlight a significant role of an oceanic ridge subduction on the state of stress within the overriding plate. A compressive regime as well as the uplift of the margin are induced in front of the subducted ridge. The numerical simulations indicate that the stress distribution within the upper plate is controlled by the obliquity of the subducted ridge. A tectono-kinematics segmentation of the arc and back-arc domains in the Tonga-Kermadec subduction zone, is revealed through the stress tensor resolution deduced from the CMTS. Since this segmentation is likely correlated to the numerical results, we confirm the influence of the Louisville Seamount Chain on the present-day structure of the Lau back-arc basin. (3) The study of the shallow seismicity distribution and of the CMTS indicate also the influence of the Louisville ridge on the deep slab behaviour. A subduction jump correlated with the initiation of the Louisville Ridge subduction is identified to the North of the Peggy Ridge. A detachment of the deep slab, which is underlined by a major seismic gap below the Lau Basin, accommodated this subduction jump. From a precise study of the shallow seismicity distribution, new tectonic features are identified in the Northern part of the Lau Basin : the Futuna-Niua Fo ou alignement interpreted as a fossil plate boundary and the intra-arc Niuatoputapu structure. They are both involved in the global reorganisation of the subduction zone.NICE-BU Sciences (060882101) / SudocSudocFranceF

6. Multibeam Echo-Sounding Bathymetry of El Jadida Plateau and Escarpment, Mazagan, West Morocco

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Study yields surprises about seafloor spreading in back-arc basins

A study of the seafloor in the North Fiji Basin is leading to a better understanding of the geometry and evolution of spreading in back‐arc basins. Two of the most important features of the area, the South Pandora Ridge and the Tripartite Ridge, belong to a presently active spreading system that began forming at least 7.2 m.y.a. The ridges spread at an average rate of about 1.6 cm/yr. By studying the segments of the ridges in greater detail, researchers found that each was either a “tectonic type,” with a more or less complex deep axial valley, or a “volcanic type,” with a high, rifted volcanic massif occupying the axial domain

New Petrographic and U–Pb Geochronology Data from the Mazagan Escarpment, Offshore Morocco: Support for an African Origin

Two samples of a granodiorite and a hypersthene granodiorite provided a unique opportunity to investigate the nature of the basement of the Mazagan Escarpment, the northwestern margin of continental Africa (Morocco) on a steep part of the lower continental slope in offshore Morocco. We conducted U–Pb LA-ICPMS geochronology on zircon from the granodiorite, which was acquired from a deep sea drilling program core DSDP544, and on zircon and monazite from a hypersthene granodiorite collected previously during the Cyamaz submersible campaign, to determine the ages of the rocks of the Mazagan Escarpment and interpret their origins. Zircon from the granodiorite yielded a 556 ± 10 Ma crystallization age, abundant inherited zircon cores up to 620 Ma and three ~2.68, ~1.76 and ~1.20 Ga cores. The hypersthene granodiorite yielded ~1950–1750 Ma zircon and ~1820–1640 Ma monazite ages. Some rocks of the closest onshore continental platform have recently been interpreted as belonging to an exotic Avalonian terrane, and correlated with the Mazagan Escarpment. Our data do not provide evidence that the Mazagan Escarpment is part of an exotic terrane. It is more likely that the hypersthene granodiorite formed in an extensional setting after the 2.25–2.07 Ga Eburnean orogeny, at a time of otherwise predominantly mafic magmatism that may have caused magmatic underplating and heating from below. The granodiorite formed during the late Ediacaran, which is characterized by widespread magmatism in Northwest Africa. Therefore, it is likely that the rocks of the Mazagan Escarpment have a Northwest African origin, which implies that the Pangean suture zone lies west of it

Variabilité morphostructurale à l'échelle kilométrique de la dorsale du Bassin Nord-Fidjien : exploration in situ du segment compris entre 18°50S et 19°S

During the STARMER programme the submersibles Nautile and Shinkai-6500 carried out 14 dives on the NS segment of the North Fiji Basin Ridge (Station 14 at 18-degrees-50 S). From structural point of view, two types of morphology appear: in the northern part, the axis is not tectonically well expressed hut the hydrothermal activity is important. in the southern part, a graben structure 150 m wide exists, with both a.fossil and a present-day hydrothermal activity. The station 14 shows a morphostructural variability of the spreading axis which can be related to the different stages of the volcanic and tectonic cycles. Another station explored at 19-degrees-S, a few kilometres to the south, confirms the fact that different stages of tectonic and magmatic evolution can exist at small scale on the same ridge axis. Over the whole area the lavas are extremely fresh, with predominant lobate lava lakes. They are the record of very recent volcanic activity.Durant le programme STARMER, 14 plongées des submersibles Nautile et Shinkai-6500 ont été réalisées sur un site (Station 14 à 18°50'S) du segment NS de la dorsale du Bassin Nord Fidjien. Les observations faites permettent de mettre en évidence une variabilité morphostructurale à l'échelle kilométrique, qui peut être reliée aux différents stades du cycle magmato-tectonique. On a pu distinguer : une zone Nord, où l'axe n'est pas différencié tectoniquement mais présente cependant une activité hydrothermale importante, une zone Sud, où existe une structure en graben de près de 150 m de large. Ce graben présente aussi une activité hydrothermale fossile et actuelle. Une plongée effectuée à 19°S, à 20 km du site précédent, confirme cette variabilité morphostructurale. L'ensemble des zones explorées montre des laves extrêmement fraîches, constituées majoritairement de lacs de laves lobées qui témoignent d'une activité volcanique très récente