LES PLAINES DE CERBERUS: ACTIVITE VOLCANIQUE ET

LES PLAINES DE CERBERUS: ACTIVITE VOLCANIQUE ET TECTONIQUE RECENTE SUR MARS. J.
Vaucher1, D. Baratoux1, P. C. Pinet1, N. Mangold2, G. Ceuleneer 1, M. Gregoire1, Y. Daydou 1, S. Chevrel1, G.Neukum and the
HRSC Co-Investigator Team, 1UMR 5562/ CNRS/ Toulouse III University, Midi-Pyrenees Observatory, 14 Av. E. Belin, 31400
Toulouse, France; 2Equipe géologie planétaire, Orsay-Terre, UMR CNRS 8616, Bat 509, Université Paris-sud, 91405 Orsay;
3
Institute of Geosciences, Remote Sensing of the Earth and Planets, Freie Universität, Berlin, Germany.
Introduction: Depuis l’acquisition des premières
données visibles depuis l’orbite (Viking), les “Plaines
de Cerberus” présentent des surfaces jeunes (<200 My)
et des indices morphologiques qui suggèrent que cette
formation résulte d’une l’activité géologique martienne
trés récente [1,2]. Les sources de coulées volcanique et
de débâcles fluviatiles ont été identifiées [3,4,5] sur
toute la zone, montrant des interactions complexes
tandis que les datations de ces unités restent encore
débattues [3,4,5,6]. Les laves fluides semblent issues
de petits volcans boucliers et de fractures [1,3,5].
De nouveaux âges ont été déterminés par comptage
de cratères [7,8,9,10] sur des images HRSC, THEMIS
et MOC. Une analyse morphologique a permis de
sélectionner les surfaces de laves [11,12,13] et d’éviter
les groupes de cratères secondaires [10].
Des fractures recoupent les coulées de lave les plus
récentes impliquant une activité tectonique postérieure
aux derniers événements volcaniques. Les fractures de
Cerberus ont été étudiées et sont probablement formées
à partir d’intrusions de dykes [14,15,16]. Les fractures
présentent des traces d’effondrements extrêmement
récents.
Datation: Les surfaces de laves ont étés datées par
comptage de cratères [6,8,9], en utilisant les isochrones
de Hartmann [6]. La Figure 1 représente les 15 surfaces datées sur les plaines de Cerberus. Les incertitudes
issues de la minimisation par moindres carrées ne sont
pas satisfaisantes pour la comparaison d’âges proche.
Nous avons donc défini une loi de probabilité associée
à chaque datation, de sorte à évaluer la probabilité
d’avoir une surface A plus ancienne qu’une surface B,
avec l’objectif d’étudier la durée et la distribution de
l’évènement volcanique [17,18].
Fig. 1. Topographie MOLA des plaines de Cerberus.
Les lettres représentent les surfaces datées.
Approche: Les comptages de cratères sont représentés sur les isochrones martiennes en utilisant une
méthode d’inversion non linéaire des moindres carrés.
Une isochrone est définit par :
f (t ) = N 3.5( D)
g (t )
g (3.5)
où f(t) est le nombre de cratères par unité de surface
pour la classe de cratère centrée sur le diamètre D et t
es l’âge en milliards d’années. N3.5 (D) est le nombre de
cratères par unité de surface pour une classe donnée et
pour une surface âgée de 3.5 milliards d’années. La
fonction g(t) représente l’évolution du taux d’impact
météorique au cours du temps [8].
Avec la méthode des moindres carrés nonlinéaires
[Krauss, 1993], l’âge est déterminé lors d’une correction itérative donnée par:
dt = ( AT PA) −1 AT Pl
où P est la matrice poids diagonale. Chaque terme de
cette matrice est égal à l’inverse du carré de
l’incertitude du comptage σ = N / S où S est la surface
de comptage. Le vecteur l est la déviation entre le
comptage de cratère et l’isochrone théorique. Chaque
élément du vecteur A est donné par:
Ai =
∂f ( Di ) N 3.5 ( Di ) ∂g (t )
=
∗
∂t
g (3.5)
∂t
L’incertitude sur les âges est donné par:
Δt =
l T Pl
( AT PA) −1
n −1
où n est le nombre de classes de cratères.
les pentes internes des fractures et qui ne sont pas
recouvertes de poussière.
Fig. 2. Deux des 15 isochrones de surface pour les
laves de Cerbères donnant des âges très jeunes.
La densité de probabilité associée à une surface donnée
est définie par:
P(t ) = A.e − l
T
Pl
avec l le vecteur résidu et A le facteur de normalisation
de la loi de probabilité :
A=
1
∞
∫ (e
−l T Pl
).dt
0
La probabilité que la surface S 1 soit plus jeune que S2
est donnée par :
∞
∞
P( S1 < S 2 ) = ∫ [ P1 (t ) ∗ ∫ P2 (t ' ).dt '].dt
0
t
Les probabilités estimées pour tous les couples de
surfaces datés sont listées dans le tableau 1.
Tableau 1. Probabilité (%) d’avoir une surface plus
jeune que les autres ( Ligne/Colonne). K est la surface
la plus jeune (2 My) et F la plus ancienne (200 My).
Par exemple, la surface C (10 My) à 90,7% de chances
d’être plus jeune que la surface H (26,8 My).
Les unités volcaniques datées ont étés regroupées
(arbitrairement) lorsque la probabilité était inférieur à
75%. Les résultats suggèrent plusieurs épisodes volcaniques distribués durant les 50 derniers millions
d’années [17,18].
Tectonique: Les fractures de Cerberus recoupent
les coulées de laves les plus jeunes (<10 My). Cela
implique une activité tectonique martienne extrêmement récente. Les Figure 3 et 4 apportent des indices
suggérant des effondrements actuels, avec des murs
très fracturés, et des traces de rochers ayant glissé sur
Fig 3. Fracture de Cerberus recoupant les plus récentes laves. Le coin inférieur gauche de l’image représente l’intérieur de la fracture et le coin supérieur
droit la surface des laves fracturées. Les murs de la
fracture sont fragilisés par des failles d’effondrement
visibles (flèches blanches) entre les deux cavités du
nord et le rempart nord de la fracture. MOC
R1401446, illumination sud.
Fig 4. Traces de roches ayant glissés au fond de la
fracture (flèches) non érodées ou recouvertes de poussière. MOC R1400425, illumination sud.
Conclusions et discussion : 15 surfaces de laves
de Cerberus ont été datées par comptage de cratères, et
des âges récent sont trouvés en utilisant les petits cratères (<250m) ou les grands [19]. En comparant les lois
de probabilités dérivées pour une surface comparée
aux autres, nous avons regroupé les âges et conclu en
faveur d’une activité volcanique continue dans les
plaines de Cerberus tout au long des derniers 50 millions d’années. L’observation des escarpements du
graben d’apparence fraîche, en relation avec des rochers effondrés et l’ouverture de fractures qui recoupent des coulées de laves extrêmement récente suggèrent une activité tectonique récente voire actuelle. Quoi
qu’il en soit ces morphologies fraîches peuvent aussi
résulter des processus érosifs le long des fortes pentes
du graben sans invoquer d’activité tectonique. Si
l’érosion est le seul processus affectant les failles
d’effondrement, ces observations peuvent contraindre
la fin de l’évènement volcanique.
References:
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XXXVII LPSC, 1851, Houston, Texas, USA. [18] J. Vaucher et al.
(2006), JGR, under review. [19] S.C. Werner (2006), XXXVII
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