COLMEIA

Type Campagne océanographique
Navire L'Atalante
Propriétaire navire Ifremer
Dates 23/01/2013 - 28/02/2013
Chef(s) de mission MAIA Marcia

GEO-OCEAN - UMR 6538

IUEM

Technopôle Brest-Iroise

Rue Dumont d'Urville

29280 Plouzané

https://www.geo-ocean.fr/

DOI 10.17600/13010010
Objectif

Cette partie de l'Atlantique est reconnue depuis de nombreuses années comme étant une région à manteau « froid », c'est-à-dire, avec faible production de basaltes et faibles taux de fusion partielle (p.ex. Schilling et al., 1995 ; Bonatti et al. 1993). La zone « anormale » engloberait l'ensemble des grandes zones de fractures équatoriales, dont le système de Saint Paul, qui se caractérise par la présence d'une grande ride de péridotites affleurant au niveau de la mer (îlots de St. Pierre et St. Paul, formés par des péridotites mylonitisées et serpentinisées). Les îlots ont été étudiés par des équipes brésiliennes, qui ont mis en évidence une surrection d'environ 1 mm/an (Campos et al., 2010). Les travaux de Schilling et de Bonatti suggéraient que les faibles taux de fusion issus de l'analyse des basaltes échantillonnés à l'axe et la grande quantité de péridotites présente dans la zone ne seraient pas le résultat uniquement de l'effet thermique des grands décalages de l'axe de la dorsale, mais aussi liés à la présence d'un manteau « anormal ».

La nature de l'anomalie de composition mantellique est encore sujette à débat. L'analyse du système Rh-Os sur des échantillons de péridotites obtenus sur les flancs de la ride de péridotites de St. Pierre-St. Paul suggère que le manteau anormal résulterait de la présence de fragments résiduels de lithosphère de l'ancien océan Japetus, entrés en subduction (Sichel et al., 2008). Une étude récente sur la pétrologie des mêmes échantillons (Brunelli et Seyler, 2010) semble soutenir ce modèle. Toutefois, un modèle faisant appel à des fragments de lithosphère sub-continentale délaminés et incorporés dans le manteau ne peut pas pour l'instant être écarté.

Les questions soulevées ici sont de première importance. La formation de la lithosphère océanique au niveau des dorsales lentes est un processus hautement variable dans le temps et l'espace, avec des parties à forte dominance magmatique et d'autres où des roches profondes sont mises à l'affleurement. Les portions de dorsale où ces roches affleurent sont en général associées à des discontinuités axiales, pas forcément transformantes (p.ex. Dannowski et al., 2010). Malgré la présence de péridotites sur les flancs de ces structures, appelées maintenant « core complexes », les forages IODP ont montré que leur coeur est composé de gabbros. Le modèle de Dannowski et al (2010) propose une explication pour ces observations en apparence contradictoires, formulant une hypothèse de variabilité spatiale dans la structure de ces corps liée à la présence ou pas de magma en profondeur. Les « core complexes » ne sont donc pas le résultat d'une accrétion totalement amagmatique, puisque le volume principal de ces structures est composé de gabbros. La présence de larges affleurements de péridotites sur la bordure nord du système de St. Paul suggère, contrairement aux « core complexes », un système fortement amagmatique (dit de manteau froid). L'une des questions était donc de savoir si la ride de St. Pierre-St. Paul était un événement localisé, lié à la présence de la faille transformante, ou alors si des affleurements de péridotites constituaient la majorité du plancher de cette partie de l'Atlantique. Dans ce dernier cas, nous aurions ici un « end member » des processus de l'accrétion.

Le projet de rattachement est COLMEIA.

Contexte scientifique et programmatique des campagnes

Résultats majeurs

Données acquises et analyses effectuées en mer et à terre

Données archivées au Sismer

Bibliographie

Publications

Moreira Sergio C, Weksler Marcelo, Sousa-Lima Renata S, Maia Marcia, Sukhovich Alexey, Royer Jean-Yves, Marcondes Milton C C, Cerchio Salvatore (2020). Occurrence of Omura’s whale, Balaenoptera omurai (Cetacea: Balaenopteridae), in the Equatorial Atlantic Ocean based on Passive Acoustic Monitoring. Journal Of Mammalogy, 101(6), 1727-1735. Publisher's official version : https://doi.org/10.1093/jmammal/gyaa130 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00682/79440/


Samaran Flore, Berne Adrien, Leroy Emmanuelle C, Moreira Sérgio, Stafford Kathleen M., Maia Marcia, Royer Jean-Yves (2019). Antarctic blue whales ( Balaenoptera musculus intermedia ) recorded at the Equator in the Atlantic Ocean. Marine Mammal Science, 35(2), 641-648. Publisher's official version : https://doi.org/10.1111/mms.12559 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00484/59613/


Maia Marcia, Sichel Susanna, Briais Anne, Brunelli Daniele, Ligi Marco, Ferreira Nicolas, Campos Thomas, Mougel Berengere, Brehme Isa, Hemond Christophe, Motoki Akihisa, Moura Denise, Scalabrin CarlaORCID, Pessanha Ivo, Alves Eliane, Ayres Arthur, Oliveira Pedro (2016). Extreme mantle uplift and exhumation along a transpressive transform fault. Nature Geoscience, 9(8), 619-624. Publisher's official version : https://doi.org/10.1038/NGEO2759 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00345/45603/


Références des rapports techniques

de Melo Guilherme Weber Sampaio (2019). Sismicidade do sistema transformante de São Paulo, no Atlântico Equatorial, de janeiro - julho de 2013. Mémoire de Master en géodynamique et géophysique. https://archimer.ifremer.fr/doc/00595/70721/


Rapport de mission, IBAMA, avril 2013.

Rapport de mission, Marine du Brésil, avril 2013.

Rapport de mission, Équipe COLMEIA, avril 2013.

Références des communications dans des colloques internationaux

De Melo, G. Maia, M., Ekstrom, G., do Nascimento, A., Leite Neto, G., Dias, F. (2021). Seismicity pattern along the large slow-slipping St. Paul multi-fault transform system reveals deep and exceptional brittle-ductile transition zone in equatorial Atlantic. T55F-07 . AGU Fall Meeting.

Alden Adriao, Christophe Hemond, Daniele Brunelli, and Marcia Maia (2019) Deep shear focusing along transform faults: the ultramafic-ultramylonites of the St. Paul Fracture Zone. EGU, Vienna

Christophe Hemond, Stephen Prigent, Marcia Maia, Daniele Brunelli, Bérengère Mougel, Anne Briais, and Susanna Sichel (2019) Partial melting versus source composition from basalts dredged inside the cold mantle environment of the St. Paul Fracture Zone (Equatorial Atlantic). EGU, Vienna

Marcia Maia, Anne Briais, Daniele Brunelli, Marco Ligi, Clément Vincent, Alysse Bébin, Bernard Le Gall, Christophe Hémond, and Susanna Sichel (2019) Magmatic versus tectonic control on the evolution of a slow-slipping multi-transform fault: the St. Paul system, Equatorial Atlantic. EGU, Vienna

C. Vincent, M. Maia, A. Briais, D. Brunelli, M. Ligi, Á. Adrião and S. Sichel. (2017) Particular Oceanic Core Complex evolution in an extremely low melt supply environment. AGU Fall Meeting, New Orleans, 2017

M. Maia, A. Briais, D. Brunelli, M. Ligi and S. Sichel (2017) Transpressive mantle uplift at large offset oceanic transform faults. AGU Fall Meeting, New Orleans 2017

Maia, M., Sichel, S., Briais A, Brunelli D, N. Ferreira, M. Ligi, Campos T, Mougel, B and Hémond C., (2017) Mantle uplift and exhumation caused by long-lived transpression at a major transform fault. EGU Assembly, Vienna, 2017. INVITED

Á. Adrião, M. Maia, C. Hémond, M.A. Kaczmarek, A. Briais, C. Vincent, D. Brunelli. Mechanical mixing and metamorphism of mafic and ultramafic lithologies during mylonisis at the St. Paul transform system, Mid-Atlantic Ridge. AGU Fall Meeting, New Orleans, 2017

Maia, M., Sichel, S., Briais A, Brunelli D, N. Ferreira, M. Ligi, Campos T, Mougel, B and Hémond C., (2015) Complex ridge-transform evolution and mantle exhumation at the St. Paul transform-fracture zone system, Equatorial Alantic. InterRidge Theoretical Institute, Hanghzhou, China, 2015. INVITED KEYNOTE.

Maia, M., Sichel, S., Briais A, Brunelli D, N. Ferreira, M. Ligi, Campos T, Mougel, B and Hémond C., (2015) Mantle uplift and exhumation caused by long-lived transpression at a major transform fault, AGU Fall Meeting, San Francisco, 2015

de Oliveira, P., Maia, M., Ferreira, N., Sichel, S., Alves, E., Ayres Neto, A., Briais, (2015) A. Multichannel 2D Seismic Reflection Study of Mid- Atlantic Ridge: the St. Paul Fracture Zone Region. IEEE/OES Acoustics in Underwater Geosciences Symposium, 978-1-4673-7019-6/15/IEEE, 2015

Maia, M. and Sichel, S. (2014) Towards an IODP proposal to drill the St. Peter St. Paul peridotite ridge, Equatorial Atlantic. IODP Workshop on the Brazilian Equatorial Margin, Maresias, SP, 2014.

Marcia Maia, Susanna Sichel, Roberto Santos, Dominique Birot, Cédric Brachet, Isa Brehme, Anne Briais, Daniele Brunelli, Thomas Campos, Adriana Colosio, Emanoel de Moraes, Jean-Pierre Donval, Fabio Fontes, Felipe Gaspar, Vivien Guyader, Christophe Hémond, Cécile Konn, Milton Marcondes, Akihisa Motoki, Bérengère Mougel, Denise Moura, Ivo Pessanha, Carla Scalabrin and Eduardo Vale AGU Fall Meeting. 2013.