La campagne Arc en Sub a pour objectif la compréhension du fonctionnement des systèmes hydrothermaux basés sur substrats ultrabasiques aux dorsales lentes. Nous proposons une étude intégrée du massif de Rainbow (36°14’N MAR) qui a la particularité d’abriter deux types de systèmes hydrothermaux : au moins un actif, acide et haute température, appelé Rainbow, et deux anciens, Clamstone et Ghost City, aux caractéristiques opposées (alcalin et basse température).
L’objectif d’Arc en Sub est d’acquérir des données clés, mais aujourd’hui manquantes, qui permettront de :
- Caractériser la distribution des lentilles magmatiques au sein du massif, les corréler à l’imagerie sismique disponible, et ainsi identifier les sources de chaleur potentiellement génératrices de convection hydrothermale.
- Retracer l’histoire imbriquée des processus tectonique, magmatique, et métamorphique au sein du massif pendant et après l’activité de la faille de détachement, jusqu’à la formation des failles récentes, et identifier leur rôle sur l’hydrothermalisme récent.
- Documenter les interactions fluide-roche récentes, c’est à dire leur localisation, leur nature, et les communautés microbiennes associés, par l’étude des roches. La recherche d’éventuels nouveaux sites, anciens ou actifs, sera également réalisée.
- Enregistrer les variations de température des sorties fluides hydrothermales à partir de mesures dans la colonne d’eau afin d’estimer la perméabilité du massif.
a) Profil de sismique réflexion à travers le massif Rainbow, montrant à la fois les lentilles magmatiques en profondeur et les réflecteurs plongeants interprétés comme des failles de détachement.
b) Anomalie de vitesse sismique montrant le noyau à vitesse élevée sous-jacent au champ hydrothermal, avec la lentille de fusion et le front d’altération interprétés.
c) Interprétation de la structure actuelle du massif, avec la mise en place de lentilles de fusion en profondeur, l’altération près du fond marin et l’activité hydrothermale.
D’après Dunn et al. (2017).
Les observations et échantillonnages géologiques réalisés par ROV couvriront l’ensemble du massif. Les affleurements verticaux formés par les failles seront tout particulièrement exploités. L’imagerie optique étendue des affleurements, qui inclut les sites hydrothermaux, permettra une reconstruction 3D des terrains ce qui fournira un cadre structural robuste pour l’échantillonnage et l’interprétation des données. L’imagerie magnétique et les mesures dans la colonne d’eau aideront à identifier de nouveaux sites hydrothermaux, le cas échéant.
Carte (pente de la bathymétrie) montrant
a) les trajectoires des AUV survolés à 100 m au-dessus du fond marin (lignes bleues)
b) les trajectoires des AUV survolés à 50 m au-dessus du fond marin (rouge)
c) les emplacements des BBOBS/transpondeurs (carrés jaunes avec contour noir).
La zone verte correspond au Massif Rainbow au-dessus de 2950 m de profondeur, qui peut être cartographié avec IdefX.
Les courbes de niveau rouges correspondent aux isobathes de 2500, 2650, 2750, 2850 et 2950 mètres.
Les cases noires et bleues indiquent les levés bathymétriques et magnétiques antérieurs de MOMARDREAM (voir Dyment et al., 2018).
Le champ hydrothermal actif de Rainbow (R), et les champs hydrothermaux fossiles de Ghost city (G), et Clamstone (C) sont également indiqués.
Les résultats d’Arc en Sub seront intégrés aux données existantes afin de proposer de nouveaux modèles de circulation fluide et d’interaction fluides-roches pour le massif Rainbow, et plus largement pour d’autres sites à substrats péridotitiques. L’ensemble des données alors acquises sur Rainbow feront de ce site une cible de grande qualité pour un monitoring à long terme ou un forage international.