Les résultats géologiques de la procédure de résolution étendue

Les résultats de la procédure de résolution étendue sont présentés en Tableau C3-3 et en Figures C3-6a et b. Le réservoir magmatique ayant fonctionné durant la formation de la croûte océanique exposée le long du Mur Nord a évolué au cours de cycles d’environ 1000 ans. Le magma résidait en moyenne 150 ans dans ce réservoir et chaque année, 0,45 % et 0,18 % du magma étaient recyclés par la cristallisation et par l’éjection, respectivement. La Figure C3-6c présente l’évolution dans le temps des quantités de magma injecté et résidant dans le réservoir magmatique. Les courbes sont légèrement déphasées, l’amplitude du déphasage étant directement fonction de β (Chapitre B-III). Le volume du réservoir aurait fluctué entre

0,2 et 1,1 km³/10 km dorsale (Figure C3-6c), un intervalle proche de celui déduit des

fluctuations du volume de magma contenu dans la lentille sous le segment Cleft (ce chapitre, section 2.3.).

Tableau C3-3. Résultats de la procédure de résolution étendue du modèle de réservoir périodiquement réalimenté appliqué aux laves de la Dépression Ouest

Blanco^a.

β α(10⁴.an^-1) α.r_e(10⁴.an^-1)^b T (ans) τ (ans) A) Mur Nord q_i=0,004 et Q_A-Q_B=0,9

1,372 45 18 1010 158

B) qi=0,02 (EPR) et QA-QB=0,9 (Mur Nord)

227 91 202 32

qi=0,02 (EPR) et QA-QB=4,5 (EPR)

45 18 1010 153

a Les résultats sont calculés à partir des équations A.1 à A.7 (Chapitre B-III, Fig. B3-1) à partir de la valeur de β déterminée pour le Set 1 et les coefficients de distribution globaux D3^REE. Les résultats sont estimés pour différentes valeurs des paramètres q_i et Q_A-Q_B : A) valeurs propres au segment Cleft ; B) introduction successive des valeurs définies pour l’EPR (Rannou et al., 2006).

b

Le paramètre α.re représente la fraction de magma expulsé du réservoir par an (α.r_e =γ - α).

La période de réalimentation du réservoir calculée par ce modèle est significativement plus faible que la période de fluctuation de l’apport magmatique moyen du manteau vers la croûte océanique déterminée à partir de l’espacement des collines abyssales au niveau du

Chapitre C : La Dépression Ouest Blanco III- Application du modèle de réalimentation sinusoïdale

segment Cleft (110 000 à 250 000 ans ; Canales et al., 2005). Cependant, Canales et al. (2006) proposent que la réalimentation et la vidange du réservoir magmatique fluctuent sur des périodes plus courtes que les variations de la structure thermique de la croûte et de la morphologie axiale induites par les fluctuations de l’apport magmatique moyen (voir également Chapitre A ; section 2.4.). Comme au niveau de l’EPR, le modèle de réservoir périodiquement réalimenté semble donc permettre de contraindre les fluctuations instantanées des flux de magma (injection/vidange) au sein du réservoir.

Les Figures C3-6a et b permettent également de comparer les résultats obtenus au niveau de la WBD à ceux précédemment proposés pour l’EPR entre 17° et 19°S. La période et le temps de résidence déterminés au niveau du Mur Nord sont respectivement légèrement plus élevée et plus faible que les valeurs proposées pour le fonctionnement du réservoir

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magmatique sous l’EPR entre 17° et 19°S (Fig. C3-6). La valeur de re étant identique entre les deux sites, ces différences renseignent quant à la répercussion sur les résultats des variations des paramètres β, qi et QA-QB. Le modèle a donc également été appliqué au Mur Nord en introduisant les valeurs de qi et QA-QB envisagées pour l’EPR entre 17° et 19°S (0,02 et 4,5, respectivement).

Cette étude permet ainsi de contraindre la sensibilité des résultats aux variations du paramètre qi, estimé à partir du taux d’accrétion de la dorsale. Ainsi, l’augmentation de qi (de 0,004 à 0,02 km³/an) se traduit par une réduction de la période et du temps de résidence et une augmentation de la fraction de magma cristallisé par an (Tableau C3-3). Cette variation de qi

affecte essentiellement la fraction de magma cristallisé tandis que la période et le temps de résidence semblent plus sensibles aux variations de QA-QB.

L’un des résultats surprenant de cette étude est l’égalité des valeurs de T, τ et α

déterminées en utilisant les paramètres propres au Mur Nord et propres à l’EPR (Figs C3-6a et b et Tableau C3-3). Ceci ne signifie aucunement que ces résultats sont insensibles aux paramètres d’entrée mais résulte de l’identité du rapport 2q_i/Q_A-Q_B quelque soit le site étudié.

Ce rapport entre dans la détermination de α (Equation A.4, Chapitre B-III) puis de T et τ

(Equations A.6 et A.7). Les paramètres q_i et Q_A-Q_B étant tous deux divisés par 5 lors de l’application au Mur Nord, leur variation concomitante n’a aucune répercussion sur les paramètres de sortie. Les variations des résultats entre les deux sites reflètent ainsi l’influence de β et des analyses chimiques introduites dans les calculs. La détermination des résultats de

la procédure de l’approche étendue à partir du rapport 2qi/QA-QB explique également

l’indépendance de ces résultats vis-à-vis de la longueur du réservoir, variable qui intervient à la fois lors de l’estimation de qi et de QA-QB. Une variation de cette longueur affecte seulement les volumes maximum et minimum théoriquement atteints par le réservoir magmatique.

4- Synthèse.

La démarche présentée dans ce Chapitre C comporte deux niveaux. Dans un premier temps, les caractéristiques géochimiques et pétrographiques des laves affleurant le long du Mur Nord de la Dépression Ouest Blanco ont permis de mettre en évidence l’existence de processus de mélange magmatique entre des liquides basiques et des magmas plus évolués et plus riches en eau (Cordier et al., soumis). Au sein de la section effusive portée à l’affleurement le long du Mur Nord, les fluctuations périodiques d’un indice de

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différenciation comme le Mg# en fonction de la répartition stratigraphique des laves ont ensuite permis d’interpréter les précédents mélanges comme le résultat de la réalimentation cyclique, par des magmas basaltiques, du réservoir magmatique ayant opéré lors de la formation de cette portion de croûte océanique.

Dans un deuxième temps, le fonctionnement en système ouvert du réservoir ayant été démontré, le modèle décrivant l’évolution d’un réservoir magmatique soumis à une injection sinusoïdale (Rannou et al., 2006 ; Chapitre B) a été appliqué au Mur Nord, en intégrant les données géologiques disponibles sur le segment Cleft de la dorsale Juan de Fuca. D’une part, la sensibilité des résultats à une variation du paramètre qi (considéré constant lors de l’étude présentée en Chapitre B-III) a été contrainte. Ainsi, la diminution de la quantité moyenne de magma alimentant le réservoir entre les dorsales rapides (EPR) et les dorsales intermédiaires (JdF) semble se traduire par un allongement de la période des cycles de réalimentation et du temps de résidence du magma au sein du réservoir, couplé à une diminution des fractions de magma cristallisé et expulsé par an.

Par ailleurs, les résultats de cette modélisation suggèrent que le magma réalimentant le réservoir correspondrait à un MORB-N basique (Mg#~69), de composition similaire à celle déduite par une approche différente et indépendante par Cordier et al. (soumis). Le réservoir évoluerait par cycles d’environ 1000 ans. Comme souligné en Chapitre B-III, le modèle géomathématique de réservoir magmatique périodiquement réalimenté permet de contraindre les caractéristiques instantanées des flux de magma au sein du réservoir et constitue ainsi un outil complémentaire aux études géomorphologiques et géophysiques, renseignant quant à elles sur l’apport magmatique moyen, du manteau vers la croûte, sous une portion de dorsale.