Objectifs scientifiques - Scientific objectives

Le projet DEFLO s'intéresse à la DEFormation active de la Lithosphère Océanique, soumise à des contraintes horizontales compressives ou extensives, en dehors des zones d'accrétion. L'océan Indien offre des cibles particulièrement appropriées pour aborder ce thème, en raison des déformations intraplaques intenses que l'on y observe, et de leur variété d'expression selon le contexte structural.

The objective of the DEFLO project is to study the active DEFormation of the Oceanic Lithosphere under horizontal compressional or extensional stresses. The Indian Ocean offers some particularly suitable targets, since it is the locus of intense intraplate deformation, with different style in different tectonic context.

Le premier objectif de la campagne MD118-DEFLO concerne la frontière diffuse en extension, qui sépare les plaques Capricorne et Australie, au nord de la dorsale est Indienne entre 75°E et 90°E (Royer & Gordon, 1997). La déformation du flanc nord-oriental de la dorsale est Indienne n'est connue que par la séismicité intense qui s'y exprime, hors axe d'accrétion, et par les reconstructions cinématiques. Ces observations indiquent une direction d'extension parallèle à la direction générale WNW-ESE de la dorsale (Bergmann et al., 1984). L'altimétrie satellitaire met en évidence dans la zone déformée de nombreux édifices volcaniques, ainsi que des ondulations du géoïde (lambda ~ 200 km) perpendiculaires à la direction d'extension (Haxby & Weissel, 1986; Cazenave et al., 1987). La campagne MD118-DEFLO se propose d'acquérir des données de bathymétrie multifaisceaux, d'imagerie, de magnétisme et de gravimétrie et des dragages autour de ces édifices volcaniques (3 jours) et le long d'un profil de 900 milles (3 jours) perpendiculaire aux ondulations gravimétriques. Ces données permettront de préciser si ces édifices volcaniques et ces ondulations du socle résultent de la remobilisation en extension de la lithosphère océanique, et ainsi de mieux comprendre le comportement mécanique de la lithosphère océanique soumises à des contraintes horizontales extensives.

The first part of the MD118-DEFLO cruise will focus on the diffuse extensional plate boundary between the Capricorn and Australian plates, north of the Southeast Indian Ridge, between 75°E and 90°E (Royer & Gordon, 1997). The deformation in this area is mostly known from the unusual high level of seismicity, away from any spreading center, and from plate motion studies. This observation indicate the extension is WNW-ESE, parallel to the general trend of the Southeast Indian Ridge (Bergman et al., 1984). In the deformed area, satellite altimetry data reveal many volcanic edifices and intermediate-wavelength undulations of the geoid (lambda ~ 200 km), perpendicular to the direction of extension (Haxby & Weissel, 1986; Cazenave et al., 1987). The purpose of the MD118-DEFLO survey (6 days) is to collect swath-bathymetry and reflectivity data, magnetic and gravity data, and few dredge sampling in the area of the volcanic ridges and seamounts (3 days), and along a 900 miles profile (3 days) perpendicular to the gravity undulations. The new data will help testing whether the volcanic edifices and undulations of the sea-floor result from the extension of the lithosphere, and improving our understanding of the mechanical behavior of the oceanic lithosphere under horizontal extensional stresses.

Band-pass filtered (150 - 300 km) satellite-derived gravity anomalies. The observed pattern of seismicity is best explained by a three-plate model where the Australian (AUS) and Capricorn (CAP) plates are separated by a diffuse plate boundary (bounded by the dashed lines). The pole of rotation between the AUS and CAP plates (square symbol) would be located within the plate boundary, implying increasing compression north of the pole, in the southern Central Indian Basin and Wharton Basin, and increasing extension south of the pole, along the northern flank of the Southeast Indian Ridge (SEIR). After Royer & Gordon (1997).

On attend des levés de bathymétrie multifaisceaux, d'imagerie, de sondage 3.5 kHz, de magnétisme (marin et aérien), de gravimétrie et des dragages :

• de pouvoir démontrer que les petits édifices volcaniques situés dans la frontière diffuse Capricorne/Australie résultent bien de la remobilisation en extension de la lithosphère océanique (volcanisme récent ou non; âges progressifs ou non);
• de mieux caractériser les ondulations du géoïde (longueur d'onde, amplitude), paramètres qui avec l'âge de la lithosphère sous-jacente et la quantité d'extension connue par la cinématique permettraient de tester différents modèles de rhéologie de la lithosphère. Il est à noter qu'il existe plusieurs profils gravimétriques bien orientés sur le flanc conjugué pour permettre une comparaison.
• de vérifier la présence ou non, dans les creux ou sur les bosses de ces ondulations, de petits édifices volcaniques non-détectables (< 20 km) par l'altimétrie satellitaire, associés à l'extension, qui confirmeraient ou non le modèle de Sandwell et al. (1995) proposé pour la ride de Puka-Puka: extension de la lithosphère (boudinage) plutôt que convection petite échelle.

Le second objectif de la campagne MD118-DEFLO concerne la frontière diffuse en compression, qui sépare les plaques Inde et Capricorne de la plaque Australie, et qui comprend le bassin de Wharton et le sud du bassin Indien central (Royer & Gordon, 1997). La déformation de ces bassins s'exprime principalement par une séismicité intense, et par une remobilisation en décrochement des zones de fracture fossiles du bassin, récemment mise en évidence au nord du bassin de Wharton (Deplus et al., 1998). La campagne MD118-DEFLO se propose d'acquérir des données de bathymétrie multifaisceaux, d'imagerie, de sismique monotrace, de magnétisme et de gravimétrie afin d'observer comment la déformation s'exprime vers le sud. Jusqu'où se prolonge, vers le sud, les failles décrochantes observées au nord de 8°S ? Comment les compartiments délimités par ces failles décrochantes parallèles se déforment-ils ? De nombreuses rides NW-SE, régulièrement espacées, obliques par rapport à la fabrique océanique du bassin, suggèrent un flambage de la lithosphère, non seulement dans le bassin de Wharton, mais aussi au sud du bassin Indien central à travers la ride du 90ème Est. Cinq longs profils de 500 à 800 milles recoupant ces structures permettront de préciser le mode déformation au sud des bassins de Wharton et Indien central et ainsi de mieux comprendre le comportement mécanique de la lithosphère océanique soumises à des contraintes horizontales compressives.

The second part of the MD118-DEFLO cruise will focus on the compressional diffuse plate boundary that separates the Indian and Capricorn plates from the Australian plate, and which comprises the Wharton Basin and southern Central Indian Basin (Royer & Gordon, 1997). Deformation in these basins is mainly expressed by a high level of seismicity, and by strike-slip motion along the fossil fracture zones, recently evidenced in the northern Wharton Basin (Deplus et al., 1998). The MD118-DEFLO cruise will collect swath-bathymetry and reflectivity data, along with single-channel seismic, magnetic and gravity data in order to better document the deformation pattern in the southern Wharton and Central Indian Basins. How far south does the strike-slip faults observed north of 8°S extend ? How do the tectonic corridors delimited by these parallel strike-slip faults deform ? Regularly spaced NW-SE oriented ridges, oblique relative to the ocean floor fabric, suggest that the lithosphere is buckling, not only in the Wharton Basin but also in the southern Central Indian Basin across the Ninetyeast Ridge. Five long profiles, 500 to 800 nautical miles long, across these features should allow to characterize the deformation mode of the oceanic lithosphere in this area and to improve our understanding of the mechanical behavior of the oceanic lithosphere under horizontal compressional stresses.

On attend de ces levés de bathymétrie multifaisceaux, d'imagerie et de sondage de sismique monotrace (ou 3.5 kHz, si matériel indisponible) de mieux caractériser la déformation intraplaque du bassin de Wharton, et dans les différentes parties de la frontière diffuse qui sépare les plaques Capricorne, Inde et Australie.

Les seuls indices dont on dispose à ce jour sont la séismicité intraplaque intense, la présence de rides qui pourraient résulter d'un flambage de la lithosphère, et des prédictions cinématiques sur la quantité de mouvement entre les plaques en présence.

L'intérêt des levés magnétiques est de dater le plancher océanique de part et d'autre de la ride du 90ème Est, dont l'âge reste à ce jour très mal défini (entre 10°S et 30°S) et d'identifier la position du segment de dorsale fossile situé immédiatement à l'est de la ride du 90ème Est.

Bibliographie sommaire - Selected bibliography :

Banyuwangi est à l'extrêmité est de l'île de Java. L'aéroport le plus proche est à Denpasar sur l'île de Bali. Banyuwangi is located at the eastern tip of Java Island. The nearest airport is Denpasar on Bali Island. D'après/After: MapBlast!