Microséismicité, Circulation hydrothermale, Interaction magmato-tectonique, Dorsale médio-atlantique, Dorsales lentes

Les circulations hydrothermales au niveau des dorsales médio-océaniques sont responsables des échanges thermiques et chimiques entre la terre solide et l'océan. L'étude de la circulation hydrothermale sur les dorsales lentes est particulièrement difficile car l'emplacement et la taille de la source de chaleur magmatique et la géométrie des voies de circulation des fluides hydrothermaux sont dans la plupart des cas mal définis. Dans cette thèse, j'étudie les caractéristiques spatio-temporelles de la microsismicité sous le volcan Lucky Strike et le champ hydrothermal, Mid-Atlantic Ridge pour comprendre les circulations hydrothermales et les interactions magmato-tectoniques dans un center de dorsale lente magmatiquement riche. Dans la première partie, j'ai analysé 12 années de données de sismomètres fond de mer (OBS) à courte période enregistrées entre 2007 et 2019. Cette étude révèle une sismicité régulière et continue de faible magnitude (ML ~ -1 à 0) juste au nord du champ hydrothermal et ~0.5-2 km au-dessus du réflecteur axial de la chambre magmatique (AMC). Cette sismicité indique que les processus se produisant à la base de la circulation hydrothermale, tels que la contraction thermique des roches par un refroidissement rapide, éventuellement combinée à une expansion volumique due à la formation de minéraux hydratés et à une fissuration d'extension liée à l'écartement des plaques, sont les principales sources de sismicité dans cette région. Nous proposons donc que les changements spatiaux documentés des groupes de sismicité suivent la progression des zones d'extraction de plus forte chaleur dans la partie inférieure de la zone d'écoulement descendant hydrothermique. Le principal changement s'est malheureusement produit pendant un intervalle de données entre juin 2013 et avril 2015: le principal groupe de sismicité s'est déplacé de ~800 m vers l'est et la distribution de la sismicité est passée d'un patch proche de l'AMC à un modèle vertical en forme de tuyau. Nous proposons que ce changement est dû à des injections magmatiques récentes au-dessus de l'AMC. Nous observons également trois périodes de sismicité plus élevée : Avril-Juin 2009, Août-Septembre 2015, et Avril-Mai 2016. La période avril-juin 2009 a été la plus intense, commençant par un événement de magnitude relativement élevée (ML = 1.7), et culminant en juin après un autre événement de plus forte magnitude (ML = 1.8). Nous interprétons cette période de sismicité plus élevée comme résultant d'événements tectoniques ouvrant des canaux locaux de plus grande perméabilité pour les fluides hydrothermaux descendants. Dans la partie 2, je me concentre sur la détection de la microsismicité proche du plancher océanique près d'un site hydrothermal (Tour Eiffel) en utilisant environ un an de données d'hydrophones enregistrées entre septembre 2016 et septembre 2017 à partir d'un petit réseau d'ouverture ~150 m. Nous détectons 740 événements peu profonds dans la gamme de magnitude locale -4 à -0,5. La plupart de ces événements sont dispersés sans aucun regroupement spécifique et ont une limite de profondeur de ~150-250 m sous le fond marin, parmi lesquels seulement ~10% des événements sont situés à l'intérieur du réseau. Les taux de sismicité à Tour Eiffel sont ~80 fois moins élevés qu'à TAG (Pontbriand & Sohn, 2014), ce qui serait cohérent avec les évidences chimiques d'une précipitation d'anhydrite limitée, voire absente, enregistrée dans les fluides hydrothermaux diffus de TE. Dans la troisième partie, je présente et évalue l'utilisation de la polarisation des ondes P des événements locaux pour orienter les composantes horizontales des OBS de courte période. Nous montrons que la technique peut fournir des orientations fiables dans certains cas, mais ne sont pas fiables dans de nombreux cas, probablement liées à la structure locale sous la station.