Seismic structure of the Lucky Strike Segment at the Mid-Atlantic Ridge

devant le jury: Juan-Pablo CANALES .................................... Examinateur Mathilde CANNAT ....................................... Examinateur Wayne CRAWFORD ........................................ Co-directeur de thèse Ingo GREVEMEYER ....................................... Rapporteur Satish SINGH .......................................... Directeur de thèse William WILCOCK ....................................... Rapporteur Résumé: En juin 2005 lors de la campagne Sismomar, des mesures de sismique ont été ectuées sur le segment Lucky Strike, situé le long de la dorsale médio-Atlantique. Cette thèse présente les résultats d'une étude de la couche 2A par sismique réflexion, d'une ´etude de la structure de l'ensemble de la croûte, et d une étude à haute résolution de la structure de la croûte supérieure autour du volcan Lucky Strike par sismique réfraction. La combinaison de ces trois études sismiques a permis une meilleure caractérisation des processus tectoniques, magmatiques et hydrothermales qui déterminent la structure de la croûte océanique à Lucky Strike. Dans la croûte supérieure, mon modèle de vitesse sismique en trois dimensions montre une zone de faibles vitesses parallèle à l'axe de la dorsale, qui est limitée par des failles au bord de la vallée axiale. Les vitesses les plus faibles se trouvent au-dessous des édifices volcaniques récents, comme le volcan Lucky Strike. La sismique réflexion et la sismique réfraction indiquent un amincissement de la couche 2A aux failles limitant la vallée axiale. De plus, les modèles de vitesse montrent une zone de faible vitesse sous la lentille magmatique au centre du segment au-dessous du volcan. La zone de faible vitesse peut être expliquée par la présence de températures élevées et de petites quantités de liquide magmatique. Une chambre et une croûte plus épaisses au centre du segment sont en accord avec la concentration du magma vers le centre du segment. Abstract: In June 2005, the Sismomar survey explored the seismic structure of the slow-spreading Lucky Strike segment on the Mid-Atlantic Ridge. This thesis presents results from a segment scale reflection study of seismic layer 2A, a segment scale refraction study of whole crustal velocity structure, and a high resolution refraction study of the upper crust beneath and immediately surrounding the Lucky Strike seamount. The combination of the three seismic studies provides insights into the tectonic, magmatic and hydrothermal processes shaping the crustal structure of the segment. In the upper crust, the three-dimensional velocity model derived from travel time tomography shows a low velocity anomaly running parallel to the ridge axis, which is limited laterally by the median valley bounding faults. Velocities are lowest beneath recent volcanic edifices like the Lucky Strike volcano. The reflection and refraction measurements indicate an abrupt o -axis thinning of seismic layer 2A at the bounding faults. Furthermore, the seismic measurements show a low velocity anomaly that underlies the axial melt lens reflector below the Lucky Strike volcano. The low velocity zone can be explained by the presence of elevated temperatures and possibly a small amount of melt. The segment-center magma chamber, as well as thicker crust at the segment center, are consistent with a focused melt supply to the segment center. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------