Tomographie 2-D basée sur le temps, Structures de vitesse des ondes P et S de la lithosphère, Dorsales lentes de l'océan Atlantique équatorial, Accrétion crustale, Failles transformantes océaniques

La croûte océanique couvre environ 60% de la surface de la Terre et se forme en continu le long des dorsales médio-océaniques (MOR). Les MORs sont divisés en segments par des failles transformantes océaniques (TF) qui sont généralement considérées comme des limites de plaques conservatrices. Les TFs océaniques représentent près d'un cinquième de la longueur totale des limites de plaques mondiales actives, libérant seize fois plus d'énergie sismique que les MORs. Malgré cela, la nature de la lithosphère océanique profonde au niveau des TFs océaniques restent à explorer. La croûte formée le long des dorsales lentes présente de grandes variations d'épaisseur le long de l'axe de la dorsale avec une croûte plus épaisse au centre des segments. Cet épaississement est supposé être dû à une remontée tridimensionnelle (3-D) du manteau sous la forme d'un panache où se concentre le liquide magmatique. Cependant, cette hypothèse n'a pas été examinée aux dorsales lentes de l'océan Atlantique équatorial. Dans cette thèse, j'effectue une tomographie 2D basée sur le temps de parcours d'un profil sismique de source active enregistré par des sismomètres de fond océanique. Cette méthode permet de contraindre les structures de vitesse des ondes P et S (Vp et Vs) de la lithosphère de l'océan Atlantique équatorial. Les modèles Vp et Vs réalisés sur 5 segments de dorsale sont obtenus pour une croûte datée de 8 à 70 Ma. Deux catégories de structures Vp sont observées dans les résultats tomographiques. La catégorie dominante présente une structure Vp à deux couches avec une croûte supérieure d'environ 1,9-2,3 km d'épaisseur avec des gradients Vp élevés (0,66-0,80 s-1) recouvrant une croûte inférieure d'environ 3,1-3,5 km d'épaisseur avec des gradients Vp considérablement réduits ( ~0,13-0,17 s-1). Ce type de croûtes est caractérisé par des rapports Vp/Vs <1,9, suggérant une composition mafique. Le réflecteur du Moho défini sismiquement dans ces segments révèle un fort contraste Vp entre la croûte et le manteau. Ces segments sont interprétés comme accrétés magmatiquement. Une petite partie du segment crustal montre des rapports Vp/Vs > 1,9 et une augmentation rapide du Vp crustal à ¿ 7,7 km/s dans la première profondeur d'environ 2,2 km sous le socle, ce qui est interprété comme une croûte tectonique comportant de la péridotite serpentinisée dans la croute supérieure. La croûte dans ces 5 segments de dorsale a une épaisseur relativement uniforme d'environ 5.4-5.6 km avec un écart type d'environ 0.1-0.4 km. Cette accrétion crustale magmatique uniforme est interprétée comme étant due à une remontée du manteau en forme de plan 2-D, contredisant l'hypothèse précédente d'une remontée du manteau en forme de panache 3-D au niveau des dorsales lentes. Le modèle tomographique Vp révèle également la présence d'une anomalie à faible vitesse s'étendant jusqu'à ~60 km sous le niveau de la mer dans la zone de la TF de la Romanche. Combiné avec les contraintes pétrologiques disponibles pour les TFs océaniques et la structure thermique modélisée pour la TF de la Romanche, l'anomalie à faible vitesse dans le manteau de la zone de la Romanche est interprétée comme étant causée par l'hydratation et/ou la déformation du manteau supérieur. Cette hydratation conduit à des altérations du manteau et à la fonte du manteau hydraté. La serpentinisation du manteau se produit jusqu'à 16 km de profondeur, suivie d'une zone de mylonite sous-jacente hydratée et cisaillée jusqu'à 32 km de profondeur. Une zone de fusion à basse température dû à la présence d'eau est interprétée comme résidant en dessous de 32 km de profondeur, élevant la limite lithosphère-asthénosphère et donc amincissant considérablement la lithosphère au niveau de la zone de TF. Une lithosphère amincie aura donc un impact majeur sur la dynamique du système dosale-TF, et influencera l'évolution des zones de fracturation et de la lithosphère océanique.