SMARTIES

Type Campagne océanographique
Navire Pourquoi pas ?
Propriétaire navire Ifremer
Dates 13/07/2019 - 23/08/2019
Chef(s) de mission MAIA Marcia , BRUNELLI Daniele , LIGI Marco

GEO-OCEAN - UMR 6538

Univ. Brest, CNRS, Ifremer, Univ. Bretagne Sud

Place Nicolas Copernic

29280 Plouzané

https://www.geo-ocean.fr/
DOI 10.17600/18001107
Objectif

Les failles transformantes à grand décalage axial, ou méga-transformantes, induisent un refroidissement extrême à l'extrémité des segments de l'axe des dorsales en raison du fort contraste d'âge associé et également d'un régime tectonique particulier. L'Atlantique équatorial comprend plusieurs méga transformantes, où les interactions entre faibles températures potentielles du manteau et grands contrastes d'âge lithosphériques et la fusion sont mal comprises. Ce projet s'intéresse à l'une des plus grandes failles transformantes des fonds océaniques: la Romanche, dans l'Atlantique équatorial. Les 950 km de décalage senestre de l'axe de la dorsale médio-atlantique (MAR) résultent dans un contraste d'âge d'environ 55 Ma. En conséquence, une lithosphère assez ancienne, épaisse et froide jouxte l'extrémité d'un segment axial, chaud, des deux côtés de la faille transformante. En particulier, l'intersection orientale entre la dorsale et la transformante (RTI) montre les effets dramatiques du refroidissement latéral du segment de dorsale. Le style de l'accrétion change de normal à oblique, par rapport à la direction d'extension, à la mesure que l'on approche la transformante. Le magmatisme est réduit, voire absent, ce qui est accompagné par un changement du style d'accrétion le long du domaine axial avec l'apparition de structures du type « smoothseafloor (SSF) » au nivau de la RTI.

Dans ce projet, nous avons comme objectif compléter la cartographie de la région d'étude, afin d'identifier les limites du domaine en SSF ainsi que sa persistance dans le temps. Nous allons ensuite explorer en détail le changement dans les styles de déformation sur des cibles sélectionnées déjà identifiées à partir des données bathymétriques disponibles. L'étude détaillée consistera en l'acquisition d'une bathymétrie de surface avec la résolution la plus grande possible (environ 30 m avec une vitesse faible - 5 noeuds - et un recouvrement important) sur les cibles principales et des plongées avec le Nautile pour acquérir des images haute résolution: (vidéo / photographies) des structures ainsi que des profils magnétiques et échantillons. Les images permettront une cartographie détaillée des failles et des modes de déformation des différentes parties de la RTI, où nous observons des styles tectoniques différents et contrastés. L'échantillonnage est le deuxième objectif et une partie très importante de ce projet. Nous avons l'intention d'étudier des compositions de roche ainsi que les propriétés rhéologiques, avec une attention particulière au processus de serpentinisation. L'étude intégrée des caractéristiques des roches et des levés géophysiques permet aborder les interactions entre le magmatisme et la tectonique. Les observations directes et l'échantillonnage seront également précieux pour comprendre la nature de magmatisme alcalin et riche en eau, observé  dans la région.

L'un des résultats de ce projet est la compréhension du régime thermique dans les domaines transformants complexes. D'un intérêt particulier est l'existence d'une activité hydrothermale associée aux grands zones d'exhumation de manteau serpentinisé et son impact sur les transferts chimiques et de chaleur du fond marin à l'hydrosphère dans une région mal connue.

Données publiées

Maia Marcia, Brunelli Daniele, Grenet Lea, Briais Anne, Hamelin Cedric (2023). SMARTIES cruise - Nautile videos of the axial domain of the Mid-Atlantic Ridge south of the Romanche transform fault. https://doi.org/10.17882/95946


Gregory Emma, Wang Zhikai, Singh Satish, Yu Zhiteng, Maia Marcia, Brunelli Daniele (2023). SMARTIES cruise - Ocean Bottom Seismometer (OBS) data - Datasets from OBS #1 to #9. https://doi.org/10.17882/96103


Données archivées au Sismer

Plongées

Bibliographie

Publications

Yu Zhiteng, Singh Satish C., Hamelin Cédric, Grenet Léa, Maia Marcia, Briais Anne, Petracchini Lorenzo, Brunelli Daniele (2025). Deep mantle earthquakes linked to CO2 degassing at the mid-Atlantic ridge. Nature Communications, 16(1), 563 (11p.). Publisher's official version : https://doi.org/10.1038/s41467-024-55792-9 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00931/104312/


Yu Zhiteng, Singh Satish C., Maia Marcia (2023). Evidence for low Vp/Vs ratios along the eastern Romanche ridge-transform intersection in the equatorial Atlantic Ocean. Earth And Planetary Science Letters, 621, 118380 (11p.). Publisher's official version : https://doi.org/10.1016/j.epsl.2023.118380 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00855/96678/


Yu Zhiteng, Singh Satish, Grenet Lea, Maia Marcia, Hamelin Cédric, Briais Anne, Petracchini Lorenzo, Brunelli Daniele (2022). CO2 degassing in the mantle triggers deep earthquakes at the Mid-Atlantic Ridge. Preprint, (Version 1). Publisher's official version : https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-1945608/v1 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00795/90650/


Yu Zhiteng, Singh Satish C., Gregory Emma P. M., Maia Marcia, Wang Zhikai, Brunelli Daniele (2021). Semibrittle seismic deformation in high-temperature mantle mylonite shear zone along the Romanche transform fault. Science Advances, 7(15), eabf3388 (10p.). Publisher's official version : https://doi.org/10.1126/sciadv.abf3388 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00689/80070/


Di Giuseppe Dario, Perchiazzi Natale, Brunelli Daniele, Giovanardi Tommaso, Nodari Luca, Della Ventura Giancarlo, Malferrari Daniele, Maia Marcia, Gualtieri Alessandro F. (2021). Occurrence and characterization of tremolite asbestos from the Mid Atlantic Ridge. Scientific Reports, 11(1), 6285 (12p.). Publisher's official version : https://doi.org/10.1038/s41598-021-85576-w , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00685/79703/


Références des rapports techniques

Maia Marcia, Brunelli Daniele, Barre Ghislain, Bonnet Fiona, Briais Anne, Ceuleneer Georges, Cipriani Anna, Cuffaro Marco, Gregory Emma, Hamelin Cédric, Jbara Rim, Kaczmarek Mary-Alix, Lombardi Fabio, Martinez Roman Juan José, Mougel Bérengère, Soltanmohammadi Azam, Petracchini Lorenzo, Pina Figuls David, Puzenat-Vassor Valentine, Revillon Sidonie, Seyler Monique, Verhoest Léna, Wang Zhikai (2021). Campagne SMARTIES / SMARTIES Cruise (Smooth regions at the Mid-Atlantic Ridge Transform-Intersections under Extreme thermal gradientS). NO “Pourquoi Pas?” 13/07/2019 – 23/08/2019 – Mindelo-Mindelo, Cape Verde. https://archimer.ifremer.fr/doc/00838/95018/


SMARTIES Cruise report (2020)

Références des communications dans des colloques internationaux

Justine Marie Charlotte Flahaut, Ewan Pelleter, Marcia Maia, Olivier Rouxel, Jessica Langlade, Sandrine Cheron, Audrey Boissier and Daniele Brunelli (2023). Geological, mineralogical, and geochemical characterization of an inactive ultramafic-hosted seafloor massive sulfide (SMS) deposit: Example of the RTI Romanche (MAR). Goldschmidt

Léa Grenet, Marcia Maia, Cédric Hamelin, Anne Briais, and Daniele Brunelli (2023). Construction of the neo-volcanic area of a slow-spreading ridge in a cold mantle context: Mid-Atlantic Ridge Eastern Intersection with Romanche Transform Fault. EGU general assembly, Vienna.

M. Maia, A. Briais, L. Petracchini, M. Cuffaro, M. Ligi, D. Brunelli, L. Grenet and C. Hamelin (2023). Temporal variation in spreading processes at the Eastern Romanche-Mid-Atlantic Ridge intersection. EGU general assembly, Vienna.

Léna Verhoest, Christophe Hemond, Philippe Nonnotte, Anna Cipriani, Federico Lugli, Marcia Maia and Daniele Brunelli. (2021) Cold Spots as a Tool to Reveal Short-Scale Mantle Heterogeneities. AGU Fall meeting

Zhiteng Yu, Satish Chandra Singh, Marcia Maia and Daniele Brunelli. (2021) Seismic observations in the eastern Romanche ridge-transform intersection (Equatorial Atlantic) from microseismicity data and seismic tomography. AGU Fall meeting

Maia M., Brunelli, D. and the SMARTIES Cruise Scientific Party. (2020). The Eastern Romanche ridge-transform intersection (Equatorial Atlantic): slow spreading under extreme low mantle temperatures. Preliminary results of the SMARTIES cruise. EGU 2020

Marcia Maia, Daniele Brunelli, Anne Briais, Lorenzo Petracchini and the SMARTIES scientific team. (2020). Axial instability and time evolution at an ultra-cold slow-spreading ridge: the Mid-Atlantic Ridge-Romanche transform intersection. First results from the SMARTIES cruise. AGU 2020 Fall Meeting

Marcia Maia, Daniele Brunelli, Cédric Hamelin, Anne Briais, Ghislain Barré, Léa Grenet and the SMARTIES scientific team. (2020). Interplay Between Volcanic and Tectonic Axial Processes in a Cold Slow-spreading Ridge: the Mid-Atlantic Ridge South of the Romanche Transform Fault. AGU 2020 Fall Meeting. INVITED

Yu, Z., Singh, S., Gregory, E., Crawford, W., Maia, M. and Brunelli, D. (2020). Microseismicity constrains on the lithospheric structure at the ridge-transform intersection at the Romanche Transform Fault and Mid-Atlantic Ridge. EGU 2020

Références des communications dans des colloques nationaux

M. Maia, A. Briais, L. Petracchini, M. Cuffaro, M. Ligi, D. Brunelli, L. Grenet, C. Hamelin (2022). Tectonic deformation and variable magma supply along the Mid-Atlantic Ridge axis south of the Romanche transform fault. Annual meeting of the Italian Geological Society, Torino, Italy.

Maia, Marcia. 52 PGGM, On-line. (2021) Influence of large offset transform faults on spreading processes: the Romanche-MAR Eastern ridge-transform intersection. INVITED

Verhoest L., Nonnotte P., Cipriani A., Hémond C., Maia M., Lombardi F., Ballabio G., Brunelli D., Alkali-rich MORB from the Romanche Eastern Ridge-Transform Intersection, equatorial Atlantic. Invited talk presented at: Working Group on Mediterranean Ophiolites - Winter Meeting, Ofioliti, 45, Abstract volume, (2020).

Verhoest L., Brunelli D., Bonatti E., Ligi M., Cipriani A., 2019, Melting of an overcooled heterogeneous mantle, equatorial Mid-Atlantic Ridge. Poster presentation at: Pavia PhD School, Structure and composition of the Lower Continental Crust, Ofioliti, 45, Abstract volume, (2020).

Verhoest L., Brunelli D., Bonatti E., Ligi M., Cipriani A., Mantle source heterogeneity in the equatorial Mid-Atlantic Ridge: a multi-isotopic approach. Invited talk presented at: joint SIMP-SGI-SOGEI Congresso Nazionale Parma, Il tempo del pianeta Terra e il tempo dell'uomo: le geoscienze tra passato e futuro, (2019).

DEA ou MASTER 2 ayant utilisé les données de la campagne

Justine Flahaut (2022). Caracte?risation ge?ologique, mine?ralogique et ge?ochimique d'un de?po?t sulfure? fossile sur substrat ultramafique : exemple de la RTI Romanche. mémoire de Master 2. Université de Bretagne Occidentale

Barré, G. (2020). « Étude de l'architecture magmato-tectonique de la dorsale Médio-Atlantique, au Sud-Est de la fosse de la Romanche », Mémoire de M2, Mention « Sciences de la Terre, des planètes et de l'environnement », Géosciences Océan, Université de Bretagne Occidentale

Thèses ayant utilisé les données de la campagne

Panetier Aurélie (2023). Shipborne Global Navigation Satellite Systems for Offshore Atmospheric Water Vapor Monitoring. PhD Thesis, ENSTA Bretagne.


Grenet Léa (2023). Architecture et cyclicité magmato-tectonique de la zone néo-volcanique d'une dorsale lente en contexte de manteau froid / Magmato-tectonic architecture and cyclicity of the neo-volcanic zone of a slow ridge in the context of a cold mantle. PhD Thesis, Université de Bretagne Occidentale.


Verhoest Léna (2022). Fusion d'un manteau terrestre hétérogène sous un gradient thermique extrême / Melting a heterogeneous Earth's mantle under an extreme thermal gradient. PhD Thesis, Université de Bretagne Occidentale, Universita Degli Studi di Modena.


Léna Verhoest (2022). Melting a heterogeneous Earth mantle under an extreme thermal gradient . Thèse en co-tutelle U. Modena, Italie et UBO, France. Soutenue en Novembre 2022.