Initiation de louverture ocanique

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Initiation de louverture océanique

• Du rift continental au rift océanique

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Rifts

• Contexte géodynamique en extension
• Amincissement crustal
• Présence de failles normales avec grabens et hémi
  grabens
• Rifts magmatiques ou amagmatiques
• Divers stades dévolution qui peuvent aboutir à
  louverture océanique

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Plan

• Continental breakup in magmatic provinces An
  Ethiopian example
• C.J Ebinger et M. Casey, 2001
• Tectonics of rift propagation into a continental
  margin Western Woodlark Basin, Papua New Guinea
• V. Benes, S. D. Scott et R.A. Binns, 1994
• Propagation of rifting along the Arabia-Somalia
  plate boundary The Gulfs of Aden and Tadjoura
• I. Manighetti, P. Tapponnier, V. Courtillot,
  S. Gruszow et
• P.Y. Gillot, 1997

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I. Cas de lEthiopie

• C. J. Ebinger et M. Casey, 2001

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Contexte général

• Point triple de lAfar.
• Région basaltique denviron 1000 Km de diamètre,
  âgée de 31 Ma.
• Extension 4 mm/an, selon la direction N108E
  10.
• Anomalie thermique liée à un panache mantellique
  paléogène.
• Rift sismiquement et volcaniquement actif.

Localisation de la zone détude, modifiée daprès
C. J. Ebinger et M. Casey (2001).
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But de larticle

• Etudier la segmentation le long de laxe du rift
  éthiopien principal et la comparer avec les
  modèles de dorsales océaniques.
• Proposer un modèle de rupture magmatique.

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Les observations

• Segmentation mécanique du rift en hémi- grabens
• 3 segments magmatiques en échelons
• Volcanisme à partir de 1,6 Ma dans la vallée
  axiale
• Les centres des segments de Nazret et Koka sont
  occupés par des rides axiales.
• Le segment de Sabure est marqué par un graben
  complexe, formés par des caldeiras allongées dans
  la direction du mouvement de la plaque

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• Absence deffets de marées ? absence dune large
  zone dinjection magmatique sous le rift.
• Variations de Ts et Te ? lithosphère plus fragile
  dans les segments magmatiques
• Te 6Km comparable aux dorsales lentes.
• Migration des sites dextension et du magmatisme
  au Pléistocène.
• 80 de la déformation est accommodée par les
  segments magmatiques, soit par une variation du
  pendage des failles bordières, soit par un
  contrôle asthénosphérique de la déformation.

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Evolution du rift

• Contrôle tectonique de la déformation avec
  remonté asthénosphérique jusquà 1,6 Ma.
• Après 1,6 Ma, les dykes permettent une
  déformation à faible contrainte ? contrôle
  asthénosphérique de la déformation

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Modèle proposé

• une chambre magmatique
• des dykes se propageant latéralement
• les dykes sont dirigés par la pression magmatique
  et lextension tectonique, perpendiculaire à la
  direction dextension
• les dykes ne sont présents que dans la croûte
  supérieure
• la longueur des segments est contrôlée par la
  capacité du magma à se propager
  longitudinalement, en oblique par rapport au
  failles bordières

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II. Bassin de Woodlark occidental

• V. Benes, S. D. Scott et R. A. Binns
• (1994)

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Contexte général
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• Microplaque de Salomon entre les plaques
  pacifique et indo-australienne
• Régime général transpressif avec rotation de la
  microplaque
• Extension locale dans le bassin de Woodlark
• Bassin marginal accrétion océanique non liée à
  une extension arrière- arc
• Propagation de la dorsale à travers la croûte
  continentale épaissie
• Subduction de la dorsale sous les îles Salomon

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Buts de larticle

• Etudier la propagation de laccrétion océanique à
  travers une croûte continentale pour comprendre
  la transition rift océanique / rift continental
• Proposer un modèle de propagation

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Les données magnétiques
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• A lest, accrétion depuis 2,5 Ma, taux
  daccrétion de 26 mm/an pour le dernier 1Ma
• A louest, taux daccrétion de 20 mm/an pour le
  dernier 1Ma et diminution de lamplitude des
  anomalies magnétiques
• Saut daccrétion vers le sud au cours de
  lévènement Olduvai
• Présence dune région néovolcanique séparée du
  centre daccrétion par une transformante N-S
• Pôle de rotation de la microplaque proche de la
  zone de fracture Owen-Stanley suture
  ophiolitique
• Vitesse angulaire daccrétion 5,6/Ma pour les
  derniers 3,4Ma

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Morphologie

• le système de failles de Moresby correspond à la
  limite entre laccrétion océanique et le système
  de rift continental.
• deux autres systèmes de failles de transferts
  importants Normanby et Barrier

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• Limite importante à 15140E faille de Moresby
• A lest, accrétion océanique avec un axe
  néovolcanique
• A louest, système de graben lié au rift
• Les bassins du rift diminuent en largeur et
  augmentent en profondeur douest en est
• Asymétrie du rift avec un maximum damincissement
  au nord, typique dun rifting par cisaillement
  simple

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Sismicité

• Activité sismique largement distribuée
• mécanismes aux foyers en failles normales le long
  des directions E-W
• Mécanismes en décrochement le long des
  directions N-S à NW-SE
• Failles normales de la baie de Goodenough
  associées à des failles normales dominant lest
  de la péninsule de Papouasie Nouvelle Guinée

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Interprétation

• Les changements de direction dans les zones
  daccommodation sexpliquent par des variations
  du champ de contraintes.
• La forme en V du bassin indique la direction de
  propagation du rift.
• Le saut daccrétion vers le sud peut être dû au
  passage dune extension passive à une extension
  active dirigée par le magmatisme.

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Evolution du bassin
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• La subduction du Pacifique sous les îles Salomon
  sarrête à cause de larrivée du plateau
  d Ontong Java à 21 Ma ? début de louverture du
  bassin entre 10 et 20 Ma.
• De 8 à 10 Ma la plaque indo-australienne passe en
  subduction sous le Pacifique
• Le crochon de la plaque Pacifique entraîne la
  déchirure entre la microplaque de Salomon et la
  plaque indo-australienne
• Le pôle de rotation migre progressivement le
  long de la nouvelle frontière de plaque
• Jusquà 2 Ma la propagation se fait dans la
  croûte océanique

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III. Golfs dAden et de Tadjoura

• I. Manighetti, P. Tapponnier, V. Courtillot, S.
  Gruszow
• et P.Y. Gillot (1997)

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Contexte général
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• LArabie séloigne de lAfrique vers le N-E, à
  une vitesse de 2 cm/an
• Ce mouvement relatif est accommodé par la Mer
  Rouge et le Golfe dAden
• Les deux bassins ne sont pas connectés par du
  plancher océanique
• Le rift de la Mer Rouge est décalé à louest de
  lAfar alors que la dorsale du Golfe dAden
  pénètre directement dans lAfar au travers du
  Golfe de Tadjoura
• Le Golfe dAden se divise en trois provinces
  séparées par trois grandes discontinuités

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But de larticle

• Etudier les processus qui gouvernent le rifting
  oblique et la propagation de la limite de plaque
  à travers les lithosphères océanique et
  continentale?
• Proposer un modèle mécanique pour décrire la
  rotation de lArabie par rapport à lAfrique

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Segmentation et tectonique de la dorsale de
Tadjoura

• Bathymétrie et tectonique

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• Ride N130E, sur 2 Km de large, 4 Km de long et
  50-100 m de haut, qui traverse la vallée axiale
  de part en part.
• Ride néo-volcanique avec la présence de deux
  centres et recoupée par des failles normales
  N130E.
• Blocs isolés, de forme losangique compatible avec
  un mouvement dextre.

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• Constructions volcaniques de 5 Km de large qui
  séparent la dépression axiale en deux.
• Des failles orientées N130- N140E traversent la
  dépression axiale et se retrouvent au-delà des
  escarpements. Leur jonction avec la direction de
  lescarpement suggère un mouvement dextre

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• Dépression asymétrique de 700 m de profondeur au
  Nord
• Escarpement en forme de S ? activité synchrone
  des segments NE et NW
• Existence de sources hydrothermales à
  lescarpement NW ? extension
• Absence de volcanisme manifeste
• Les failles N110-140E par rapport à
  lescarpement sont compatibles avec un mouvement
  dextre

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• 7 à 9 segments arrangés en échelons
• morphologie typique dune dorsale lente
• dépressions axiales des segments limitées par des
  escarpements N110-130E en failles normales ou
  des décalages vers la gauche le long
  d escarpements N130E
• 4 zones de transfert obliques avec un mouvement
  dextre dans le Golfe de Tadjoura, présence de
  vraies tranformantes

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Anomalies magnétiques
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• deux types danomalies
• des anomalies linéaires, ressemblant aux
  anomalies océaniques (amplitude de 500-1000 nT et
  longueur donde de 10-20 Km)
• des anomalies non corrélées (amplitudes lt 200 nT
  et longueurs dondes 40-50 Km) forment une zone
  de calme magnétique
• Les auteurs interprètent les anomalies 2 et 3
  comme non océaniques (elles seraient de type
  transitionnel) et considèrent que la croûte
  océanique est observée uniquement dans la
  dépression axiale.
• Les anomalies magnétiques confirment la
  segmentation déjà observées (8 segments)

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• Evolution de la dorsale
• Extension diffuse avec coulées basaltiques
• Amincissement tectonique localisé dans le rift,
  qui va évoluer vers une limite entre les plaques.
• Stade de mise en place des anomalies 2 et 3, de
  4 Ma à 2 Ma.
• Dans le segment de Tadjoura, lanomalie 1 est
  transitionnelle, aucune vraie de croûte océanique
  n est observée.

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Pénétration du rift dans la croûte continentale

• Géométrie des côtes différentes au N et au S au
  sud, escarpement E-W, alors qu au nord, existent
  de longs segments NE-SW séparés des petits
  segments E-W
• Extension à terre des segments D et E
• Deux terminaisons de rifts Iboli et Ambabo
• Deux rifts formés successivement par saut
  dactivité tectonique vers le S-W
• Composante dextre dans les deux rifts,
  conséquence de leur angle avec le mouvement
  relatif des plaques

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Fracturation et sismicité

• Dans la partie est, sismicité localisée dans la
  dépression dAden
• A lOuest, sismicité plus diffuse
• Les séismes de moins 5 à 6 Km de profondeur
  confirment lamincissement crustal
• A lextérieur du rift les séismes sont deux fois
  plus profonds

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Modèle de segmentation

• Modèle comparable au modèle de plaques
  tectoniques
• Failles normales sur les segments N120-130E
  décalées vers la gauche sur les N80-100E
• Segments connectés par des zones de transfert
  dextres avec des failles normales en échelon

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Cinématique de propagation du rift

• Lobliquité des segments par rapport au mouvement
  Arabie-Somalie implique une composante
  additionnelle au mouvement
• Au Nord du Golfe dAden extension dans une
  direction N65E sur des failles N155E et un
  mouvement oblique dextre sur les failles N100E
• D où l hypothèse de l existence dune
  microplaque, le bloc continental Danakil, qui
  sépare la Mer Rouge de la dépression dAden

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• Propagation du rift vers l Ouest
• A 2 Ma individualisation de la microplaque de
  Danakil et déplacement du pôle de rotation

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Mécanismes de propagation

• Début de la propagation à 30Ma
• Au niveau du passage de la marge continentale
  pause de 3Ma ? discontinuité Error / Sharbithat
• Nouvelle pause de 4Ma au niveau de la
  discontinuité Alula Fartak lt gt entrée dans le
  noyau Précambrien
• Autre pause 13Ma sur la discontinuité de Shukra
  El Sheik passage de la bordure du rift Est
  Africain- Mer Rouge
• Dernière pause au niveau de Maskali (durée 1Ma)

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Conclusion générale

• Ces 3 articles permettent dobserver l évolution
  d un rift continental à une ouverture océanique,
  évolution qui passe par différents stades
• Dans les rifts transitionnels, du type
  éthiopien, nous observons la mise en place de
  segments magmatiques à partir dune chambre avec
  propagation latérale des dykes.
• Le bassin de Wooldlark montre la variation
  brutale du mode de déformation au passage de la
  marge continentale avec un arrêt du magmatisme et
  le passage à une déformation plus diffuse.
• Le Golf dAden permet dobserver lévolution du
  rifting après avoir atteint la croûte
  continentale et montre les arrêts de propagation
  au passage de discontinuités rhéologiques.