Les caractéristiques bathymétriques, morphologiques et géophysiques de la dorsale Médio-Atlantique varient systématiquement le long des segments. Ces variations sont attribuées à la présence d'une zone plus chaude, interprétée comme une remontée focalisée du manteau sous le centre du segment. Par ailleurs, les caractéristiques de surface des segments présentent une variation systématique et régulière en fonction de la longueur des segments. Pour expliquer cette observation, Thibaud et al. (1998) proposent l'existence de segments "plus chauds" et "plus froids", correspondant à différentes étapes de l'évolution d'un type unique de segment. Enfin la présence des domaines rhomboédriques dans la région hors-axe s’expliquerait par la croissance et la décroissance au cours du temps de la remontée asthénosphérique située sous le centre du segment (Gente et al., 1995) et de la longueur du
segment qui lui correspond, qui passerait ainsi par les différentes étapes d'évolution mentionnées ci-dessus (Thibaud et al., 1998).
A ce jour aucune évaluation quantitative de ces hypothèses n’a été effectuée. De nombreuses questions restent ouvertes.
Le problème qui se pose en premier lieu est celui de l'adéquation physique de ces explications conceptuelles aux observations; pour rendre compte des observations axiales et hors-axe les structures thermiques ne doivent pas contredire les connaissances géologiques sur les dorsales lentes.
Les questions qui se posent ensuite concernent les caractéristiques des zones chaudes situées sous les centres de segment. Quelles doivent être ces caractéristiques (forme, dimensions, température) pour : 1) rendre compte de la variation des observations de surface le long de l'axe du centre vers les extrémités de segment, 2) expliquer la variation régulière et systématique de ces observations suivant la longueur du segment et 3) reproduire la présence des domaines rhomboédriques dans la région hors-axe ?
Pour répondre à ces questions il est nécessaire de développer un modèle numérique 3D de la structure et de l'évolution thermique d'un segment de dorsale lente. Le modèle développé est basé sur la résolution de l'équation de la chaleur en imposant une zone chaude de forme et de dimensions définies sous le centre du segment. Cette zone chaude simule la remontée de matériel chaud.
Trois étapes sont parcourues: la validation de l'hypothèse thermique, l'état thermique des différents types de segment et l'éventuelle origine thermique de la propagation et des formes rhomboédriques.
1.2.1 Validation de l'hypothèse thermique
On considère d'abord un segment long de 50 km, typique de la dorsale Médio-Atlantique.
Il s'agit de vérifier si la structure thermique découlant de la présence de telle ou telle autre zone chaude permet de reproduire les caractéristiques axiales de surface observées pour ce segment.
Dans un premier temps, la zone chaude située sous le centre du segment est permanente dans le temps. Plusieurs observables géophysiques de surface sont modélisés à partir de la structure thermique et comparés à celles observées pour les segments longs de 50 km. Cette
comparaison permet de contraindre la forme et les dimensions de la zone chaude. Ce travail fait l’objet du chapitre II.
Par la suite, on modélise à partir de cette structure thermique la distribution des aimantations et les anomalies magnétiques axiales qui en découlent. L’accord avec les observations magnétiques axiales permet aussi de conforter le modèle thermique adopté. Différentes hypothèses concernant les propriétés magnétiques des roches océaniques sont abordées de manière à tester quantitativement ces hypothèses et les discriminer.
La simulation du magnétisme fera l'objet du chapitre III.
1.2.2 L'état thermique des différents types de segment
On considère maintenant trois types de segment pour prendre en compte la caractérisation de Thibaud et al. (1998). Outre le segment moyen de 50 km, on étudie aussi des segments de 30 km (segments les plus courts) et de 90 km (segments les plus longs). Comme pour le segment de 50 km, on va tenter de contraindre la forme et les dimensions de la zone chaude susceptibles d'expliquer les observations géophysiques effectuées le long des segments de 30 et 90 km. En regard de l’évolution régulière des caractéristiques morphologiques et géophysiques axiales observées en fonction de la longueur des segments, la question centrale est alors la possibilité ou non de trouver un modèle d'évolution simple et cohérent de la forme et des dimensions de la zone chaude permettant de passer d'un type de segment à l'autre. En cas de réponse positive on pourra alors considérer qu'il n'existe qu'un type de segment dont tous les segments observés sont l'avatar à un moment ou à un autre de son évolution. Dans le cas contraire, on devra considérer plusieurs types de segment distincts et expliquer cette distinction en terme de mécanisme mantellique.
Cette étape sera développée dans le chapitre IV.
1.2.3 Propagation et formes rhomboédriques: une origine thermique?
On considère maintenant plusieurs segments alignés ou décalés. Pour chaque géométrie de l'axe considérée, on applique à chaque segment l'évolution de la zone chaude de manière désynchronisée suivant le modèle proposé lors de l'étape précédente. L'évolution de la structure thermique du segment est alors calculée permettant d'évaluer sa capacité à
reproduire les caractéristiques morphologiques et géophysiques observées hors-axe (formes rhomboédriques) qui découlent de l'évolution de la segmentation.