IV VARIABILITE DES CARACTERES DES SEGMENTS ET EVOLUTION DE LA STRUCTURE THERMIQUE
4.3 Vers un modèle d'évolution de la structure thermique
4.3.1 Une structure thermique unique pour tous les segments
La forme de la zone chaude de type A échoue à rendre compte simultanément des observations géophysiques de surface pour les segments les plus longs. Pour les zones chaudes respectant les contraintes sur les profondeurs maximales des microséismes, l'amincissement crustal de plus en plus marqué en extrémités de segment lorsque la longueur de ce dernier augmente produit en effet des amplitudes de la ∆MBA progressivement trop fortes par rapport à celles observées pour des segments de la même longueur.
Par contre la forme de la zone chaude de type B rend compte avec succès des caractéristiques de surface des différents types de segments (variation de MBA entre centre et extrémités de segment, structure crustale, profondeurs maximales des microséismes et variation d'amplitude de l'anomalie magnétique axiale). Un simple allongement de cette zone chaude, sans autre changement de dimension ni de température, suffit à rendre compte des caractéristiques de surface des segments les plus courts à celles des segments les plus longs.
Ce modèle de simple allongement de la zone chaude résulte des contraintes que l’on s’est imposé sur les profondeurs maximales des microséismes. On a en effet supposé, en raison du faible nombre de segments où des observations de la microsismicité ont été effectuées, que les profondeurs maximales des microséismes en centre et en extrémités de segment restent les mêmes quelque soit la longueur du segment. La conséquence en est que les valeurs des paramètres h et H, identifiant la profondeur du toit de l'intrusion au centre et aux extrémités du segment respectivement, restent inchangées quelque soit la longueur du segment. Compte tenu de la valeur de ces contraintes on a h = 10 ± 2 km et H = 15 ± 2 km. Un tel allongement suffit à induire un léger épaississement de la croûte au centre du segment: en passant des segments les plus courts aux plus longs la croûte s’y épaissit d’un peu plus de 1 km. Ce simple allongement de la zone chaude provoque une augmentation en valeur absolue de la ∆MBA des segments les plus courts aux plus longs, les extrémités du segment, plus denses, contribuant de moins en moins à l'intensité du champ de gravité (et donc à la MBA) au centre du segment. Par rapport à la zone chaude de type A, le volume occupé par la zone chaude de type B est plus important aux extrémités. La croûte y est donc légèrement plus épaisse si bien que les ∆MBA résultantes sont légèrement plus faibles en valeur absolue que dans le cas de la zone chaude de type A quelque soit la longueur du segment. Par conséquent, les zones chaudes satisfaisant les contraintes sur les profondeurs maximales des microséismes parviennent aussi à rendre compte des ∆MBA. Ce modèle de simple allongement entraîne que la forme B explique la variation des amplitudes de l’anomalie magnétique axiale à l'aide des mêmes processus que pour le segment de 50 km.
La signature géophysique d'un segment long de 70 km a été modélisée à partir d'une zone chaude possédant les mêmes caractéristiques géométriques que celles rendant compte des caractéristiques de surface des autres segments (forme de type B, h égal à 10 ± 2 km et H égal à 15 ± 2 km). Cette zone chaude parvient à reproduire la signature géophysique observée pour les segments de 70 km. Ce résultat confirme l'adéquation du modèle de simple allongement de la zone chaude, sans autre changement de dimension, pour expliquer les caractéristiques de surface des segments les plus courts aux plus longs.
Ainsi, quand on passe du segment le plus court au plus long, il n'y aurait donc ni variation de profondeur de la zone chaude (les paramètres h et H gardent les mêmes valeurs), ni changement de température. L'état thermique au centre resterait similaire quelque soit la longueur du segment. On ne peut alors pas distinguer les segments en fonction de leur état thermique au centre (il n'y a pas de segments plus "froids" et de segments plus "chauds").
Mais l’allongement de la zone chaude en fonction de la longueur du segment implique que les segments les plus longs sont plus fortement alimentés en matériel mantellique chaud que les segments les plus courts. Les segments les plus longs apportent alors plus de chaleur que les segments les plus courts.
4.3.2 Modèle d'évolution de la zone chaude.
Les domaines rhomboédriques observés dans la région hors-axe de la zone SEADMA (située au sud de la zone de fracture Kane) suggèrent l'évolution suivante des segments au cours du temps (Gente et al., 1995): dans un premier temps, un segment apparaît au sein d'une discontinuité qui sépare deux segments, grandit aux dépens des segments voisins, passant d'une longueur de 20 km à 100 km, puis décroît progressivement avant de disparaître suivant un cycle de 3 à 9 Ma.
Notre résultat d'un simple allongement de la zone chaude, sans autre changement de dimension quand on passe des segments les plus courts aux plus longs, suggère que chaque segment de la dorsale Médio-Atlantique constitue une étape particulière dans l'évolution d'un unique type de segment. Lors de la croissance du segment, l'intrusion s'allongerait le long de l'axe. Les caractéristiques axiales du segment (∆MBA, épaisseur crustale, profondeurs maximales des microséismes, anomalie magnétique axiale) évolueraient alors progressivement de celles des segments les plus courts à celles des segments les plus longs. Inversement lors de la décroissance du segment, le raccourcissement de l'intrusion le long de l'axe ferait passer les caractéristiques du segment de celles des segments les plus longs à celles des segments les plus courts.
La question qui se pose maintenant est la possibilité pour un tel modèle d'évolution de la zone chaude de rendre compte de l'existence des domaines rhomboédriques dans la région hors-axe. On répond à cette question dans le chapitre V en simulant la succession dans le temps des zones chaudes correspondant aux segments de différentes longueurs (du plus court au plus long et inversement). On obtient alors un modèle d'évolution de la structure thermique. La signature géophysique résultant de cette évolution est modélisée et est comparée à celle observée dans la région hors-axe de la zone SEADMA. Cette comparaison permet d'évaluer la validité du modèle d'évolution de la zone chaude.