Grâce à de bonnes conditions météorologiques nous avons pu réaliser (Figures 1 & 2) :

• 35 dragues (avec plusieurs tonnes de roches échantillonnées) ;
• 15 CTD (profils de température, néphélométrie etc¿, plus de 300 échantillons d'eau prélevés) ;
• l'acquisition des images TOBI de sonar latéral et des données d'anomalies magnétiques de fond de mer le long de profils sur plus de 1000 km ;
• l'acquisition de données géophysiques (bathymétrie, gravimétrie, magnétisme) sur les transits et sur zone.

Figure 1 : Carte des routes de la campagne SMOOTHSEAFLOOR.

Nous avons sélectionné deux zones d'étude (Figure 2) :

La première se situe dans un des plus grands domaines non volcaniques cartographié lors des campagnes précédentes. Elle est centrée sur 28°30'S / 62°30'E dans la vallée axiale. Les reliefs y sont obliques par rapport à la direction NS d'expansion. Un de ces reliefs obliques a été cartographié par une série de profils TOBI obliques dans la vallée axiale. Les autres profils TOBI perpendiculaires à l'axe atteignent l'anomalie magnétique ~ C3a (~ 6 Ma) sur les deux flancs. Un seul dragage sur les 17 réalisés dans cette zone était localisé dans une zone volcanique. De 10 à 722 kg de roches ont été récoltés par drague. 8 CTD ont été réalisées dans la vallée axiale.

La seconde zone est centrée à 64°20'E / 27°50'S et comprend des zones non volcaniques, une surface corruguée ainsi qu'un passage d'une zone volcanique à l'Ouest à une zone non volcanique à l'Est. Les reliefs sont ici perpendiculaires à la direction d'expansion. Les profils TOBI atteignent l'anomalie magnétique ~ C3a (~ 6 Ma) sur les deux flancs, sauf à l'Est où deux entre eux dépassent l'anomalie magnétique ~ C5 (~ 10 Ma) sur le flanc Nord. Deux dragages ont été réalisés dans un ancien centre volcanique et 16 autres dragues ont été effectuées dans les domaines non volcaniques couvertes par les images TOBI. Les dragages ont permis de collecter de 8 à 934 kg de roches par dragues. 7 CTD ont été effectuées dans la vallée axiale.

Figure 2 : Carte bathymétrique avec les routes de la campagne SMOOTHSEAFLOOR lors de l'acquisition d'images avec le sonar à balayage latéral TOBI (lignes noires) et les dragages (points rouges). Les points bleus sont les dragues de campagnes précédentes; les triangles magenta montrent les identifications des anomalies magnétiques A5 (~ 10, Ma), la ligne orange correspond à l'axe SWIR; les lignes noires en pointillés sont les limites entre zones volcaniques et non volcaniques (smooth seafloor). Les 15 CTDs ne sont pas indiquées pour ne pas surcharger la figure mais se répartissent dans la vallée axiale dans les 2 zones d'étude.

Résultats préliminaires

La première zone d'étude présente plusieurs larges rides allongées et de forme symétrique, orientés SW-NE oblique à la direction ~NS d'expansion. Les images TOBI montrent que les édifices volcaniques ne sont observés que localement à l'extrémité de la ride située dans la vallée axiale et probablement au sommet de certaines rides sur les flancs de la dorsale. Les versants de ces rides symétriques (de 20-35° de pendage à regard vers l'axe ou vers les flancs) correspondent à des surfaces lisses avec des figures d'érosion gravitaire et pratiquement aucun indice de volcanisme. Certaines de ces rides montrent des surfaces très réfléchissantes relativement floues avec des structures de forme arrondie d'origine inconnue. Les dragues ont permis de collecter une collection unique de péridotites à clinopyroxène, avec quelques échantillons de dunite, gabbro et quelques rares basaltes en coussins. Les péridotites sont très serpentinisées. Plusieurs échantillons de péridotite montrent une déformation ductile à haute température marquée par un allongement de phénocristaux de pyroxène, ou par une zone de mylonites.

La deuxième zone d'étude comprend des rides perpendiculaires à la direction d'expansion et montrent essentiellement une forme asymétrique. Les images TOBI montrent que les versants à regard vers l'axe sont des surfaces lisses et sédimentées, à pente douce (<15°), couverte localement de petites zones volcaniques. Les versants à regard vers les flancs sont raides et peuvent être recouvertes avec des textures volcaniques. Des péridotites serpentinisées ont été systématiquement draguées en dehors des zones volcaniques. Elles sont semblables à celles recueillies dans la première zone avec quelques différences mineures qui peuvent s'expliquer par une production magmatiques plus robuste. Les basaltes et gabbros sont plus fréquents et de nombreux échantillons de péridotites avec des intrusions de gabbros ont été collectés. Aucun site hydrothermal actif n'a été trouvé, mais les résultats acquis par l'équipe de l'Ifremer montrent qu'il existe une activité hydrothermale diffuse dans les domaines de manteau exhumé qui pourraient être liées à la serpentinisation du manteau.

Le résultat principal de la campagne est que les péridotites serpentinisées ont été draguées partout dans les domaines non volcaniques avec une très faible proportion de gabbros et de basaltes, et cela quels que soient les versants des reliefs. Nous interprétons ces domaines comme le résultat du fonctionnement de grandes failles normales qui exhument les roches du manteau alternativement sur le flanc nord et sud de la dorsale. Des changements répétés de vergence de ces failles de détachement peuvent conduire à la capture de failles sur des échelles de temps de 1 à 2 Ma [Cannat et al., 2006]. La succession des failles principales s'étendant sur 30 à 60 km le long de l'axe pendant 10 Ma et sans contribution majeure du volcanisme est à l'origine du relief caractéristique des domaines non volcaniques de la dorsale sud-ouest indienne. Ces résultats originaux, qui contrastent fortement avec la vision traditionnelle des dorsales océaniques comme des systèmes essentiellement volcaniques, ont été publiés dans la revue Nature Géoscience (Sauter et al., 2013 ; voir liste des publications issues de la campagne ci-après).

Nos résultats ont des implications très importantes pour la compréhension des failles de détachement qui apparaît de plus en plus comme un type fondamental de genèse de la lithosphère océanique. De plus les domaines non volcaniques rappellent les domaines de manteau exhumé des marges conjuguées d'Ibérie-Terre Neuve [Bronner et al., 2011] et peuvent donc aider à mieux comprendre l'exhumation du manteau aux transitions océan-continent sur les marges passives pauvres en magma [Cannat et al., 2009].