Bandy, William

Bourgois, Jacques

Pautot, Guy

Pelletier, Bernard

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C. R. Acad. Sc. Paris, t. 303, Série II, no 18, 1986 ' 1651 ' 
OCÉANOGRAPHIE PHYSIQUE. - Fragmentation de la plaque Nazca à l'Ouest de 
la fosse du Pérou: résultats de la campagne SEAPERC du N.O. Jean-Charcot, juillet 1986. 
Note de Guy Pautot, Jacques Bourgois (Co-chefs de mission), William Bandy, Thierry 
Boinet, Pierre Chotin, Philippe Huchon, Bernard Mercier de Lepinay, Félix Monge, Jacques 
Monlaü, Bernard Pelletier, Marc Sosson et Roland von Huene, présentée par Jean Aubouin. .~ 
Deux élénients structuraux majeurs de la plaque Nazca à l'Ouest de la fosse du Pérou sont décrits en 
utilisant les données de la campagne SEAPERC du N.O. Jean-Charcot. La zone de fracture de Mendaña est 
une ancienne faille transformante réactivée aux abords de la fosse en une zone d'accrétion océanique active 
perpendiculaire à la frontière de la plaque. Son fonctionnement est mécaniquement induit par la subduction. 
La dépression de Trujillo est le siège d'une subduction intra-océanique naissante dont le fonctionnement est 
en relation avec l'ouverture de la zone de fracture de Mendaña. Ces deux stryctures témoignent d'une 
fragmentation de la plaque océanique de Nazca liée à son plongement sous l'Amérique du Sud. 
. 
PHYSICAL OCEANOGRAPHY. - Fragmentation of the Nazca Plate west of the Peru Trench: results of 
the R. V .  Jean-Charcot SEAPERC cruise (July 1986). 
Two major structures of the Nazca Plate, west of the Peru Trench are described using data obtained during the 
recent R.V. Jean-Charcot SEAPERC cruise. The Mendaña Fracture Zone is an old transform fuuh which is 
reactivated as an intra-oceanic spreading center as it subducts perpendiculary into the Peru Trefich. The Trujillo 
Trough is a iiewly created intra-oceanic subduction zone related to the opening of the Mendaña Fractupe 
Zone. These tectonic structures evidence the fraginentatioii of the Nazca Plate as it plunges under the South 
Ainericon Continent. 
I. INTRODUCTION. - Les structures intra-plaques océaniques relativement proches des 
fosses de subduction ont une importance majeure pour l'étude de la fragmentation des 
plaques et de la stabilité de leurs frontières. La campagne SEAPERC a été consacrée 
pour partie à l'étude de telles structures de la plaque Nazca entre 8 et 11" de latitude 
Sud, à l'Ouest de la fosse du Pérou. Aux abords de cette fosse, la plaque est découpée 
par des failles normales NNW-SSE, sub-parallèles d'une part à la fosse, et d'autre part 
au grain océanique primaire ([l], [2]). Outre ce dispositif classique, il existe deux structures 
de plus grande ampleur: la zone de fracture de Mendaña ([2], [3], [4]) et la dépression de 
Trujillo ([5], [6]). Lors de la campagne SEAPERC du N.O. Jean-Charcot (juillet 1986), 
une partie de ces structures a été cartographiée pour la première fois en détail avec le 
sondeur multifaisceaux Seabeam. Les levés bathymétriques ont été accompagnés par des 
profils de sismique monotrace et des mesures de magnétisme, de gravimétrie et de flux 
de chaleur. 
II. LA ZONE DE FRACTURE DE MENDAÑA. - Constituée de rides et de bassins orientés 
N70"E, la zone de fracture de Mendaña (ZFM) arrive perpendiculairement à la fosse du 
Pérou entre 9'40's et 10'35's. L'hge de la croûte océanique est plus ancien de 10 M.a. 
au Sud de la ZFM qu'au Nord [l]. Des études récentes ([2], [3], [4], [7], [SI) ont montré: 
(1) la forme en ciseau (angle de 10") de la ZFM d'autant plus large qu'on est proche de 
la fosse; (2) la présence d'anomalies magnétiques récentes (1, 2 et 2 a )  typiquement 
océaniques et parallèles à l'axe de la ZFM; (3) une différence de 10" dans l'orientation 
des linéations magnétiques de la croûte océanique ancienne de part et d'autre de la ZFM 
(N 30"W au Nord, N20"W au Sud). Ces études concluent à l'ouverture océanique active 
de la portion orientale de la ZFM. Cette ouverture serait induite par la subduction ([7], 
[SI, [9]). Une propagation vers l'Ouest de l'ouverture, à travers la plaque Nazca est 
probable. 
i 
I 
0249-6305/86/0303 1651 8 2.00 @ Académie des Sciences 
1 Série II - 115 C. R., 1986, 2' Seniestre (T. 303) 1 
I 
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ORSTOM Fonds Documentaire 
1652 C. R. Acad. Sc. Paris, t. 303, Série II, no 18, 1986 
Les données recueillies ( f ig .  1) lors de la mission SEAPERC permettent de mettre en 
évidence plusieurs faits nouveaux : 
1. La ZFM comprend deux domaines séparés par une dépression dont la profondeur . 
est supérieure à celle de la croûte océanique de la plaque Nazca. 
2. Le domaine septentrional de la ZFM, large d'environ 65 km, est principalement 
structuré en môles et fossés orientés N60-70"E. Les structures sont discontinues et 
parallèles à des linéations d'anomalies magnétiques bien marquées. Les profils magné- 
tiques suggèrent que ce domaine est formé de croûte océanique nouvellement créée depuis 
l'anomalie 2 a (3,5 M.a.). Un large fossé axial en forme de V (avec un petit môle central) 
coïncide avec l'anomalie la plus récente (anomalie 1). De part et d'autre de ce centre 
d'expansion, les profils magnétiques ne sont pas symétriques. La largeur de la croûte 
formée est plus grande au Sud (40 km) qu'au Nord (25 km). Ceci résulte soit d'une 
ouverture dissymétrique (0,7 cm/an au Nord, 1,2 cm/an au Sud), soit d'un saut d'ouver- 
ture comme le suggère une large dépression en forme de V, centrée sur l'anomalie 2a, 
au Sud du fossé axial. 
3. Le domaine méridional est caractérisé par de forts escarpements de failles normales 
N 70"E et par des anomalies magnétiques discontinues. I1 comprend aussi une direction 
structurale N 40-50"E résultant apparemment de décrochements dextres. Ce domaine est 
interprété comme la partie ancienne de la ZFM. 
4. La zone d'ouverture est soulignée par des valeurs de flux géothermique anormale- 
ment basses ([lo], [ll]), bien inférieures à celles de la plaque Nazca environnante. Les 
valeurs varient de 46 à 4 mW/m*. 
5. La ZFM, s'ouvrant perpendiculairement à la fosse du Pérou, s'ennoie vers l'Est 
sous les turbidites de la fosse après avoir été préalablement découpée par des failles 
normales. 
Ces résultats de la campagne SEAPERC confirment l'hypothèse d'une ouverture 
intra-océanique le long de la ZFM qui se propage vers l'Ouest dans la plaque Nazca, au 
fur et à mesure que celle-ci passe en subduction. L'ouverture, perpendiculaire à la fosse, 
apparaît liée au processus de subduction et provoque des tensions parallèles à la frontière 
de plaques, qui induisent de la sorte une déchirure de la plaque plongeante suggérée par 
une modélisation par éléments finis €91. La zone d'accrétion ockahique de la ZFM présente 
cependant des caractères tout à fait inhabituels: un flux de chaleur anormalement bas, 
un faible bombement et un fossé axial ayant une profondeur identique à celle de la 
plaque avoisinante ( 5  500 m). La faiblesse des valeurs du flux thermique en particulier 
peuvent s'expliquer soit par un effet de déficit sédimentaire accompagné de réfraction 
des lignes de champ due aux rides basaltiques, soit à un hydrothermalisme anormalement 
élevé conduisant à un abaissement superficiel du flux de chaleur. Une autre interprétation 
pourrait être le fonctionnement d'un mode d'accrétion original oÙ les processus magmati- 
ques pourraient être davantage liés à des variations de pression qu'à une augmentation 
de la température (dorsale froide). 
, 
' . 
. 
EXPLICATIONS DE  PLANCHES 
Planche 1 
Fig. 1. - Carte bathymétrique Seabeam de la zone de Mendaña (no 7). Equidistance des courbes 100 m. 
&ocalisation sur la figure 3.; ZA: zone d'accrétion (1, 2, 2 a :  anomalies magnétiques). ZF: zone de fracture. 
Etoiles: mesures de flux thermique. 
Fig. I. - Seabeam bathymetric map of the Mendaña area (No. 7) .  Contour interval 100 ni. Location on Figure 
3: ZA:  accretion zone (1, 2, 2 a: magnetic anomalies). ZF: fractrire zone. Stars: Heat Flow measurements. 
PLA
N
C
H
E IIPLA
TE
 I 
G
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3
 
RANCHE IIIPLATE II 
07 
30 
08 
O0 
o9 
O0 
82'00 81O30 
I I 
Fig. 2 
i SIMPLIFIED BATHYMETRY OF ME NORTLRN PERU-CHILE TRENCH 040 
0 6 O  1 
C. R. Acad. Sc.  Paris, t. 303, Série Il, no 18, 1986 
Planche I I  
Fig. 2. - Schéma structural de la zone de la dépression de Trujillo [zone de Trujillo Nord (no 4) et zone de 
Fig. 2. - Structurul sketch of the Trujillo Trough zone [North Trujillo area (No. 4) and South Trujillo urea 
Trujillo Sud (no 5)]. 
(No. 5)). 
III. LA DÉPRESSION DE TRUJILLO. - 'Orientée N 15"E, elle s'allonge sur 210 km depuis 
la fosse du Pérou par 7'40's jusqu'à la terminaison orientale de la zone de fracture Vera 
à 9"25'S (fig. 2). Elle avait été interprétée soit comme un fossé d'extension [7], soit 
comme l'expression externe d'un chevauchement intra-océanique à vergence Ouest [6]. 
Les données de bathymétrie et de sismique réflexion de la campagne SEAPERC 
indiquent que le bord oriental de la dépression de Trujillo correspond à un accident 
majeur séparant deux blocs ayant des structures tectoniques différentes ( j g .  2). Le 
compartiment occidental est caractérisé par un système en môles et fossés orientés 
NO0-10"W dans la partie Nord passant progressivement à N 10"-15"W dans la partie 
Sud. Ce système est disposé en échelon le long de la dépression de Trujillo et devient de 
plus en plus marqué en s'approchant de celle-ci. De plus, leur orientation est oblique à 
celte du grain océanique primaire, NNW-SSE, de la plaque dans ce secteur. La structura- 
tion en môles et fossés est donc un dispositif néotectonique lié à la dépression de Trujillo. 
Le bord oriental de cette dépression est marqué par un escarpement dont la dénivellation 
varie de 300 à 1 O00 m et l'orientation de N 5"E à N20"E. Quelques déformations 
s'expriment dans les sédiments de la dépression; elles indiquent que l'escarpement de 
Trujillo fonctionne en décrochement senestre compressif. Vers le Sud, les directions 
structurales du linéament de Trujillo subissent une inflexion vers le SO et l'accident est 
relayé par des chevauchements à vergence NO se moulant sur les dirertions de la zone 
de fracture Vera. Le compartiment oriental, surplombant de plusieurs centaines de mètres 
le bloc occidental, est régulièrement penté vers l'Est, avant de s'engager dans la fosse du 
Pérou. Son coin Nord, triangulaire, est basculé vers le SE. Ce compartiment est caractérisé 
par une fracturation N30"W à N 40"W qui correspond à des failles normales à regard 
NE près de la fosse et à des décrochements dextres, particulièrement bien exprimés à la 
jonction avec la zone de fracture Vera. Cette fracturation, sub-parallèle aux linéations 
1655 
Fig. 3. - Cinématique de la région Trujillo-Mendaña. La subduction naissante de Trujillo est liée A l'ouverture 
Fig. 3. - Kinematics of the Trujillo-Mendaña region. The newly formed subduction of the Trujillo zone is 
de la zone d'accrétion océanique de Mendaña. 
related with the spreading activity along the Mendaña Fracttrre Zone. 
1656 C. R. Acad. Sc. Paris, t. 303, Serie II, no 18, 1986 
magnétiques (N 30"W) reconnues dans ce secteur, se superpose à l'ancien grain océanique 
de la plaque. 
Ces données conduisent aux conclusions suivantes : (1) le compartiment oriental che- . 
vauche avec une composante décrochante senestre le compartiment occidental, le long 
d'un accident majeur situé sur le bord Est de la dépression de Trujillo; (2) le compartiment 
occidental est soumis à un régime en tension approximativement EW; (3) la fracturation 
du bloc oriental (décrochements dextres N 140"E et conjugués senestres N 20"E) est 
compatible avec une contrainte en compression proche de N 170"E. La différence de .  
régime tectonique ( C T ~  est vertical dans le compartiment Ouest, horizontal dans le compar- 
timent Est) des compartiments situés de part et d'autre de la dépression de Trujillo 
conduit à envisager un découplage important à la frontière des blocs. Cela conduit à 
penser que la zone de Trujillo représente le stade naissant d'une zone de subduction 
intra-océanique. 
IV. CONCLUSIONS. - L'étude des anomalies magnétiques de la Zone de Fracture de 
Mendaña indique qu'elle est le siège d'une ouverture active. La plaque océanique de Nazca 
se déchire perpendiculairement à la fosse du Pérou avant de plonger sous l'Amérique du 
Sud. 200 km plus au Nord, la dépression de Trujillo est le siège d'un début de subduction 
active à vergence océanique compatible avec : (1) un mouvement dextre le long de la 
zone de fracture de Vera; (2) la subduction de la plaque Nazca sous l'Amérique du Sud 
et (3) avec l'ouverture océanique le long de la Zone de Fracture de Mendaña (fig. 3). 
Les études menées pendant la campagne SEAPERC conduisent à penser que la subduction 
est le processus explicatif majeur de la fragmentation de la plaque océanique Nazca au 
large du Pérou. 
La campagne SEAPERC a bénéficié d'un financement de l'1.N.S.U. et d'IFREMER. Les autorisations 
nécessaires aux travaux ont été obtenues grâce à la diligence de l'Ambassade de France à Lima. Le Lieutenant 
Guillermo Hasembank, représentant de la marine péruvienne à bord du N.O. Jean-Charcot, a grandement 
facilité le déroulement des opérations à la mer. 
Reçue le 20 octobre 1986. 
Na de contribution IFREMER : 81. 
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 
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p. 1182. 
Hole (sous presse). 
1983. 
1980, p. 55-72. 
G. P. : IFREMER, Centre de Brest, B.P. nu 331, 29213 Brest Cedex: 
J. B., T. B., P. C., B. M. L., J. M. et M. S.: Laboratoire de Géologie, 
université Pierre-et-Marie-Curie associé au C.N.R.S., U.A. no 215, 4, place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05; 
W. B, ; Department of Geophysics, Texas A. and M .  University, College Station, TX II 843: 
P. H.: Diparternent de Géologie, E.N.S., 24, rue Lhomond, 75231 Paris Cedex 05; 
F. M. : I.G.P., Apartado 3147, Lima 30, Pérou: 
B. P. ; O.R.S.T.O.M., B.P. no A5, Nouméa Cedex, Nouvelle Calédonie; 
R. V. H. ; US. Geological Survey, 345, Middlefield Road, Menlo Park, California 94025, U.S.A. 


Fragmentation de la plaque Nazca à l'Ouest de la fosse du Pérou : résultats de la campagne SEAPERC du N.O. Jean-Charcot, juillet 1986

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