Upper mantle seismic anisotropy around La Réunion hotspot and its surrounding mid-ocean ridges - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2018

Upper mantle seismic anisotropy around La Réunion hotspot and its surrounding mid-ocean ridges

Anisotropie sismique du manteau supérieur sous le point chaud de La Réunion et les rides médio-océaniques avoisinantes

Résumé

In this thesis, I present new evidence on upper mantle seismic anisotropy around La Réunion hotspot – that is proposed to be fed by a deep-rooted mantle plume – and its surrounding mid-ocean ridges in the Western Indian Ocean. My work is based on records of 77 land and seafloor seismometers deployed by the RHUM-RUM project. Milestones and key findings may be summarised as: (i) LOBSTER type Ocean-Bottom Seismometers (OBSs) show significantly higher seismic noise levels at periods >10 s than compared LCPO2000-BBOBS type OBSs (co-authored Paper I). Both of these OBS-types were utilised by RHUM-RUM. (ii) In a novel approach, I applied two independent methods (polarization of teleseismic P- and Rayleigh waves, respectively) to orient the horizontal components of the RHUM-RUM OBSs with respect to geographic North (authored Paper II) – an important pre-processing step for further work presented in this thesis. (iii) I measured the splitting of SKS -phases to analyse upper mantle structures and dynamics via the proxy of seismic anisotropy (authored Paper III). Important conclusions from this study are: • Somali plate motion is not producing dominant signatures of seismic anisotropy, likely due to its slow absolute plate velocity. • At the ultraslow spreading Southwest Indian Ridge, discrete, point-like up-wellings of asthenosphere may by channelled and guided along the ridge-axis by the steeply dipping lithospheric walls. • Mantle flows beneath mid-ocean ridges may orient as a function of the ridges’ spreading rates. • Asthenospheric material from mantle upwelling beneath the Réunion hotspot may flow towards the Central Indian Ridge, supporting a long-standing hypothesis on plume-ridge interaction as first proposed by Morgan (1978). (iv) Combining results of Paper III with a regional, azimuthally anisotropic Rayleigh wave tomography model, we detail the nature of the asthenospheric mantle flow linking the Réunion mantle upwelling with the Central Indian Ridge (co-authored Paper IV).
Dans cette thèse, je présente de nouvelles mesures d’anisotropie sismique du manteau supérieur autour du point chaud de La Réunion et sur les ridges médio-océaniques environnantes dans l’océan Indien occidental. Mon travail est basé sur les enregistrements de 77 sismomètres terrestres et marins déployés par le projet RHUM-RUM. Les résultats principaux peuvent être résumés par les points suivants : (i) Les sismomètres de fond de mer (OBSs) de type LOBSTER montrent des niveaux de bruit sismique significativement plus élevés à des périodes >10 s que les OBSs de type LCPO2000-BBOBS (article I, co-écrit). Ces deux types d’OBS ont été utilisés par RHUM-RUM. (ii) Dans une nouvelle approche, j’ai appliqué deux méthodes indépendantes (polarisation des ondes télésismiques de volume et de surface (P et Rayleigh) pour orienter les composantes horizontales des OBS RHUM-RUM (article II, écrit) - une étape nécessaire avant d’envisager d’autres analyses dans cette thèse. (iii) J’ai mesuré le déphasage des ondes SKS pour cartographier l’anisotropie sismique et donc analyser les structures et la dynamique du manteau supérieur (article III, écrit). Les conclusions importantes de cette étude sont: • Le mouvement de la plaque somalienne ne produit pas de signatures dominantes d’anisotropie sismique, probablement en raison de sa vitesse lente. • Sur la ride Sud-Ouest Indienne, nous proposons que des remontées ponctuelles de l’asthénosphère sont canalisées et guidées le long de l’axe de la ride par les parois lithosphériques fortement inclinées. • Les écoulements du manteau sous les dorsales médio-océaniques s’orientent en fonction des vitesses d’expansion. • Le manteau asthénosphérique provenant du panache ascendant sous le point chaud de La Réunion semble s’écouler vers la dorsale centrale indienne, ce qui appuie l’hypothèse de l’interaction panache-ride proposée par Morgan (1978). (iv) En combinant les résultats de l’article III avec un modèle régional de tomographie par ondes de Rayleigh azimutalement anisotropes, nous détaillons la nature du flux du manteau asthénosphérique reliant l’upwelling mantélique de la Réunion à la dorsale centrale indienne (article IV, co-écrit).
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Dates et versions

tel-02378618 , version 1 (25-11-2019)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02378618 , version 1

Citer

J.-R Scholz. Upper mantle seismic anisotropy around La Réunion hotspot and its surrounding mid-ocean ridges. Geophysics [physics.geo-ph]. Institut de Physique du Globe de Paris, 2018. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02378618⟩
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