Dorsales médio-océaniques, Tomographie du temps de transit, Inversion des formes d'onde, Loi de probabilité, Imagerie crustale, Zone de transition du Moho

Les études tomographiques montrent que l'accrétion magmatique de la croûte génère une croûte supérieure constituée de laves basaltiques et de dykes plans ainsi qu'une croûte inférieure constituée principalement de gabbros. En revanche, la croûte accrétée par la déformation tectonique est hétérogène avec des gabbros et des serpentinites proches de la surface du fond marin. Cependant, la structure détaillée de la zone de transition du Moho (MTZ) est souvent ignorée dans études ces et reste donc assez mal connue. Dans ce contexte, la section équatoriale de la dorsale océanique lente Médio-Atlantique, qui est connue pour son faible approvisionnement magmatique, présente un exemple intéressant de structures crustales dont il manque en bathymétrie certains traits caractéristiques de structures pilotées par une remontée du manteau focalisée. Ceci indique une variation des procédés lors de l'accrétion. L'inversion de la forme d'onde complète (FWI) est une technique d'optimisation locale pour estimer en haute résolution les paramètres de la subsurfaces en établissant une correspondance entre les formes d'ondes des données synthétiques et observées. Cependant, en plus de nécessiter un modèle de départ approprié et des exigences en termes de calcul, la FWI est aussi confrontée, en la présence d'un saut de vitesse sismique important (MTZ), au problème du comportement non linéaire des ondes sismiques autour de l'angle d'incidence critique et post-critique où l'interférence entre les arrivées primaires (Pg, Pn) et secondaires (PmP) à la zone de triplication peut rendre l'inversion susceptible de converger vers un minima local. D'autre part, le Monte Carlo Hamiltonien (HMC) est une méthode de Monte-Carlo par Chaine de Markov (MCMC) où le modèle se met à jour en suivant les dynamiques Hamiltoniennes. Pour ce faire, il utilise le gradient d'information dans la loi de probabilité pour générer une séquence de modèles aléatoires qui vont converger vers un échantillonnage de la distribution postérieure. Ceci permet de dépasser les limitations de méthodes déterministiques comme la FWI pour contraindre les structures de subsurface. Cette thèse a pour but d'estimer la contrainte s'appliquant sur la croûte et la structure MTZ pour un segment crustal de la dorsale Médio-Atlantique vieux de 70 Ma. Ce segment est localisé au nord de la zone de fracture de St. Paul (FZ) aux alentours de 18°Ouest. Ceci s'effectue à travers le développement et la mise en application d'une méthode HMC suivie d'une FWI en 2D à partir de données sismomètres de fond de mer grand angles (OBS). Le modèle initial lissé utilisé pour l'initialisation des deux inversions est obtenu par tomographie du temps de transit des premiers temps d'arrivée (Pg, Pn) afin d'éviter les ambiguïtés inhérentes dans le modèle liées à la présence d'un fort interface. Ceci permet à l'inversion de déterminer les structure MTZ et catégoriser le profil en trois segments distincts qui montrent des variations latérales dans la structure de subsurface. L'inversion révèle une variation latérale dans la croûte qui est globalement plus fine de 4.0±0.3 km le long du profil sismique, indiquant un faible apport magmatique le long de l'axe de la dorsale. En combinant ce résultat à une épaisseur estimée de 1.1±0.7 km pour la MTZ, l'épaisseur totale croûte plus MTZ, estimée à 5.1±0.8 km, correspond à l'épaisseur crustale de ~ 5.3-5.4 km estimée par d'autres études. Similairement, la méthode HMC appliquée individuellement aux données de stations OBS montre des résultats similaires que pour la méthode FWI, indiquant un certain degré d'hétérogénéité latérale dans les structures crustales et de la MTZ le long du profil. Bien que l'inversion montre aussi des variations latérales dans le MTZ, les variations latérales dans la croûte plus fine, ainsi que la présence de structures faillées obtenues par les gradients de vitesse, indiquent que ces structures sont le fruit de procédés d'accrétion magmatique et tectonique.