Reconnaissance bathymetrique du point chaud - Archimer

Colloque Tour du Monde du Jean Charcot
Paris, 2 - 3 r-Iars 1989
IFREl'tER - IN$U - OR$TO,'1
CAMPAGNE TEAH ITIA 1 :
RECONNAISSANCE BATHYMETRIQUE DU POI NT CHAUD DE TEAHITIA
(SUD - EST DES ILES DE LA SOCIETE) POUR DES PLONGEES CYANA
J . L. Cheminée·, F . AJbarède··. C.W. Devey··. J. Francheteau· ··. R. Héklnian····.
Y. Lancelot····· , J. TaJandier······
• Observatoires Volcanologiques. tP.C .. 4 place Jussie u . 75252 Paris Cedex 05.
··CRPe·CNRS, BP 20.54501 Vandoeuvre· les -Nancy.
···laboratolre de Géophysique Marine. IPC. 4 place Jussieu . 75252 Parts Cede.'C 05.
···· IFREMER Centre de Brest, BP 70. 29280 Plouz.."nt .
••• · laboratolre de Otologie Océanlque. UPMC, 4 place Jussieu. 75252 Parts Cede."( 05.
• .. ···LaboratoIre de Géophysique, CEA. BP 6 40. Papeete. Tahiti, Polynêsle.
I . CADRE GENERAL DE LA CAMPAGNE
tion du r éseau sismique polynésien en
1962 permit de montrer qu e cette
zone était slsmiquement très active et
que cette activité était probablement
liêe à de }' activ! té volcan iqu e
(Talandier et Kuster, 1976 : Talandier
et Oka!. 1984; GraU et Okal. 1984). On
découvrit alors les volcans sous-marins
TeahiUa et Roca rd : l'île de Mehetia à
l'est ainsi qu e le mont sous-ma rin
Moua Pihaa a u sud étaient. eu."C:, connus
depuis longtemps.
Duncan et McD ougaU (1 9 76J avaient
êml s l'hypothèse que la ch aine
volcanique des Bes de la Sociétê étai t
la trace du passage de la plaque
Pac ifique sur un e source de point
ch a ud aujourd 'hui située entre 40 et
120 km a u sud-es t de la péninsule de
Talarapu . Le plancher océanique de
cette zone se situe vers l'anomalie 27.
11 aurait donc enviro n 55 Ma. L'installa-
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Fig. 1 - Plan de s ituatio n de la campagne TeahlUa 1 et routes du N.O. Jean Charcot.
232
2. Relevés bathymétriques.
La campagne CYASITE. projet Energie
Thermique des Mers. qui eut lieu à
Tahiti fin 1983. permil de faire une
plongée sur TeahiUa à parUr d 'un
profil seabeam fourni par H. Craig. Une
coupe su r le flanc sud-ouest fut
réalisée (JLCl. dans une zone
sismiquement trés active en 1982 et
1983. Cette coupe a montré que le
volcanisme était r écent; un champ
hydrothermal actif fut découvert a u
sommet (Hoffert el al .. 1987).
A la m ême époque le volcan
marin Loth! au sud-est de la
d 'Hawaii était découver t et
(Malahoff et al. 1982 : Moore
Un des deux principaux objectifs de
celte campagne étaIt de réali se r un
relevé bathymétrique seabeam de la
zone comprise entre la péninsule de
Taiarapu et Mehatla. Trois "boîtes"
prinCipales o nt été couvertes : le
massif de Teahitla. le volcan Rocard et
le fianc sud de Mehetia. et des profils
plus longs réalis és dans la parUe est
pour localiser les limites de l'activité
volcanique (fig. 1).
souschaine
étudié
el al.
3. Dragages_
De tous les phénomènes liés à la
tectonique des plaques . ce lui des
points chauds était certainement le
moins connu et le moins étudié. C'est
pourquoi. profitant de la présence du
N.O, Jea n Charcot à Tahiti, une
campagne de cinq jours. TEAHITIA I.
fut programmée. Elle fut co-financée
Le deuxiéme objectif
concernait
l'écha ntillonnage des laves. A cet
égard. quatre dragages ont été réalisés
: le premie r sur le flanc sud de
Mehetia dans la zone Sismiqu e de
1981. le second dans la zone sismique
de 1984- 1985 au nord de Teah!Ua . le
troisième sur le flanc sud-est de
Teahltla, enfin le quatrième sur le
flanc sud-est de Rocard, Le flanc sudouest
de Te ahitla
avait
été
ëchantillonné en 1983 au cours de la
par l'lFREMER et l e LDG-CEA. L es
plongee CYANA ICY83-62J_
1982 : Frey et Clague. 1983 : De Carlo
et aL . 1983).
objecUfs prtncipau."( de cette campagne
étaient : (1) r elevé bathymétrique de la
zone active.
(2)
dragage des
prinCipaux appareils volcaniques sousmarins.
4 . Profils géophysiques.
Le magnétisme et la gravimétrIe ont
été en r egistré s tout au long des
différents profils seabeam. Des profils
ont eté allongés autour de MeheUa.
TeahlUa et Rocard. non seulement
pour délimiter les zones volcaniques
actives mais aussi pour déterminer les
dipôles magnétiques associes â ces
volcans sous 4marlns. Le sondeur 3.5
KHz a eté enregistré en permamence
donnant une Idée de la couverture
sedimentaire,
II. DEROULEMENT DE LA CAMPAGNE
(11-16 février 1986)
1. Personnel impUqué .
TEAHITIA 1 était placée sous la
r esponsabilité sCientifique de J. L.
Cheminée (Observatoires volcanologiques IPGP) . Les emba rquants éta lent F.
Albarède (CRPG. Nancy), Y. Lan celot
(SOHO. Université P. et M. Curie).
O. Minster (volontaire à l'aide
technique a u LDG4CEA, Papeete) et le
Commandant G. Huet de Frobe rvtlle.
L'ass is tan ce à terre. localisatio n
syledis. était dirigée par J. Tal andler
nI_ PRlNCIPAUX RESULTATS.
Les principaux résultats de la
campagne TEAHITIA 1 (Cheminée et
al .. 1989) concernent la bathvméltie et
la pétrologie. Le s données de
magn étis me et de gravimetrie sont
trop par tielles ; e lles seront traitées
avec celles obtenues ulterieuremen t
(LDG -C EA. Papeete).
233
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Fig. 2 • Carte balhymetrtque de la campagne Teahlt.la 1 complëtëe avec les données des
campagnes 5047 du N.O. Sonne et Rapanul du N.O. Jean Charcol.
(1) TeahiUa, (2) zone sismique nord. (3) Turc l. (4) Rocard, (5) Cyana. (6) MeheUa.
lors des campagnes
structure en étoile ca r actéristique
(Vogt e t Smoot. 1984) . Les structures
5047, Rapanu1.
Teahilia Il et N el SO 60. EUes feront
de TeahlUa ont un alignement
prédominant plus ou moins nord·sud,
l'objet d 'une thèse.
1. Bathymétrie.
Une carte balhymêtrique des principaux appareils volcaniques a été faite
pour la première fois (fig. 2). Cette
carle bathymétrique mont re deux
types de structures: (1) des peULS
édifices (hauteur :S. 600 m) d ont
certains sont plus ou moins circulaires
et pOSSèdent parfois des caldeiras .
principalement dans la zone nord (fig.
3) d'autres. a llongés SUiV3m le grain de
croûte. lous dans des stades primitifs
el (2) des volcans composites de plus
grande taille à structures complexes.
attei gnant 2.000 metres au·dessus du
fond oceaniqu e.
Ces volcans composes ont de
n ombreuses particularités génétiques
com plexes. Ils sont caractér isés pa r la
présence de cônes advenufs et des
épe r ons allongés radialement. L'u n
d 'entre eu x. le Mehetla. dont une
partie émerge Jusqu 'à 400 m. a un e
Fig. 3 - Bloc diagramme vu vers le sud-sud-est.
234
parallèlement aux anomalies magnétiques et donc aux isochrones de la
croûte. ce qui améne â penser que la
structure de la croûte a dû jouer un
rôle prépondérant dans l'ouverture des
fissures émisSives.
réseau sismique. les déterminations
des pOSitions absolues des séismes ont
une incertitude de l'ordre de 2 km.
Tous ces appareils volcaniques so n t
situés sur une zone dont la profondeur
est voisine de 3.800 m formant un
gonflement par rapport au plancher
océanique envir onnant ancien dont la
profondeur est voisine de 4.200 m.
Une couche sédimentaire de 0 .5 â 1 m
recouvr e ce bombement entre les
volcans. Les campagnes ultérieures ont
montré qu 'il était essentiellement
formé de fins déb r is de verre
volcanique.
Les relevés bathymétriques ont montre
que les essaims sismiques étaient
associés ou tres voisins des structures
volcaniques récentes. En particulier.
on a découvert que les crises
sismiques de 1984 et 1985 etaient
reparties sur toute une zone de
structures volcaniques dans la region
au nord de Teahiua. volcans inconnus
alors. Les décalages entre la répartition
de la sismicité de 1982 et 1983 et le
centre de TeahiUa peuvent étre dus à
la détermination des epicentres mais
aussi â une migration de l'activité
volcanique dans cette zone.
2 . Relations sismicité-volcanisme.
3 . Pêtrolog1e.
Pendant les vingt premiéres années de
son installation. le réseau sismique
polynésien a détecté une sismicité
réguliére centrée principalement sous
les volcans sous-marins Teahltla.
Rocard et Moua-P!haa. De 198 1 â 1985
cinq crises très importantes ont eu
lieu. La premiére. en 1981. située sous
le flanc sud de Mehetia. était centrée
sous l'éper on sud-est â ml-pente ;
celles de 1982. 83. 84 et 85 ont été
localisées dans la zone de Teahiua (fig.
4J. Compte tenu de la configu ration du
Les contenus des quatre dragues faites
en moyenne entre 3.000 et 2.000 m
de profondeur et les échantillons
prélevés avec Cyana jusqu'au sommet
de TeahiUa â 1.450 m de profondeur
ont montr é cinq types de roches : (I )
des tubes de lave en pillow montrant
un d ébit radial. (2) des morceau,"'" de
lave en draperie montrant des formes
cordées et/ou striées. (3) des coulées
bulleuses à surface vitreuse. (4) des
échantillons prismés massifs et (5)
des hyaloclasUtes. En outre des depOts
hydrothermaux avaient été échantillonnés par Cyana.
... •. .· w
......
~
.........
.....
,
~
......
Suivant leur minéralogie et leur
composiUon chimique on peut classer
ces roches en quatre group es : (I)
ankaramltes (Mehetla) caractérisées
par des teneurs en MgO de 12 à 16%
et des concentrations êlevées en Ni et
Cr Uusqu'a 500 et 700 ppm
respectivement): (2) basaltes alcalins.
les plus abondants (Mehetia et
Teahitia) avec un Mg # assez variable.
de 50 â 67 en moyenne (fig. 5) allant
jusqu 'aux basanites pour les term es les
plus évolués. Ils sont ca ractéris ês par
des teneu rs êlevês en K20 (1.5 à 3
%)el en Ti02 (3 à 4.3 %); (3) tra chytes
(Rocard) vitreux et bulleux caractérisés
par un faible Mg # (34 â 45). des
ten eurs faibles en Ti02 « 1.33 Ok) et
des teneurs en alcalins êlevées : enLIe
~
Fig. 4 . Localisation des crises s ismiques
de 1982 à 1984.
235
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Flg. 6 - Dlagranune des Terres Rares
•
" glassy mugln (TUlIlIla-Mel'lflla)
o bulk rOCk ITuhllla -M ahetial
•
IV. CONCL USIONS
.. OR 2_7
10H11 sml. (Fray and Clagu8 , 1963J
La zone active du point chaud de
TeahiUa s'étend sur une zone de 8.000
km 2 formant u n bombement de
qu elques centaines de mètres de
hau teur par r appo rt au plancher
oceanique ancien. Le point chaud est
ca r acterise par une multitude
d' appa reil s volcaniques de to ut es
tailles a différ ents stades d'évolution,
les éru ptions a u cours du temps ayant
favorisé la construction de sL"< massifs
principaux.
OL---~~~--L---~,on---L---~'o~--L-~,o
M.
~
Fig. 5 - Diagramme TIÛ2 - Mg #
5 el 7% de Na20 et K20 avec un
rapport voisin de 1; (4) basalte à
faible teneur en K (zone sismIque
nord) caractérise par un Mg # élevé
(72), de faibles teneurs en K20 et Ti02
« 0,02 % et 0,73 % respectivement).
La sismicité enregistrée est associée
aux structures volcaniques et certains
décalages, independamment des
problémes de localisation des ép icentres, peuvent être J'annonce de
nouveau." centres d 'activité volcanique.
La variation des ankaramites aux
basaltes a lcalins pourrait être le
résultat d'un fractionnement d'olivine
et de cJinopyroxéne. les phénocristaux
et megacristaux de celles-là seraient
d'origine p rimaire. La lacune entre les
trachytes et les roches basiques rend
difficile l 'hypothèse d 'une relation
cogenétique.
Les laves mises en place sur les
différents édifices sont essentiellement formées d'une suite de basaltes
alcalins fortement enrichie, Quand on
compare les laves du point chaud de
Teahitla a celles du Loihi, on observe
que les premières sont plus riches en
alcalins et titane et qu 'elles pourraient
être plus représentatives du volcanisme intraplaque,
Pour ce qui concerne les "tholéiites"
ou basaltes a faible teneur en K. assez
typiquement MORE [fig. 6), n s ·aglt
sûrement, compte tenu de l'âge élevé
des sédiments Interstratifiés (50 a 60
Ma) . de roches faisant partie d 'une
structure hëritée de la ride. Cette
structure a rejoue récemment (sismicité, imagerie OFOS-S047) avec
l'activité de point chaud mais le
matériel émis n'a pas été dragué.
La campagne TEAHITIA 1 n ous a
permis de lancer le programme VIP
("Volcanisme lotra-Plaque") avec une
236
coopération franco-allemande. Ell e a
été suivie à ce Jour de six campagnes
et deux va lorisations de transit pour
l'Hude du point chaud de Teahiua.
petrogeneUc Implications. Earth and
Planet. Sei. Let.. 66. 337-355 (1 983).
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(Polynésie França is e) .C .R.Aead. Sei
Paris . 1. 304 . Série Il . nO 14. 829-832
The Teahlt1a-Mehetla hot spot region
located in the southeastern extension
of the Society Islands chain. near 18°
S- 148° \V conslsts of several active
volcanoes. The distribution of r ecent
volcanlc activity correlates with
sei smic epicenter!'i. and covers an area
of more than 1000 k.m2. Intermittent
volcanic acUvity has glven Tise to large
(> 1000 m high) and small «
(1987) .
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chemistry of hydrothermal deposit
from active submarine volcano Loihl .
500 m
high) edtfices composed of varlous
types of nows. Several recent volcanic
events have produced a suite of alkalic
rocks ranging from ankaramltes.
through alkal1 basalts to trachyphonolites. The presence of altered
MORB-l1ke tholeiites on one small
seamount suggests that a different
manUe source material was involvcd ln
formlng sorne of the crust in thls hot
spot r.e gion.
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Geochemlstry of diverse basall types
from
Lolhl Seamount Hawaii:
237