Dévoilement du système de dépôt de contourites dans la zone de fracture de Vema (Atlantique Central)

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13834 (2023) Citer cet article

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La combinaison d'un apport important de sédiments et de courants de fond intenses conduit souvent à la formation de contourites (sédiments déposés ou fortement remaniés par les courants de fond). Ces deux composants sont présents dans la vallée de la zone de fracture de Vema, qui constitue le passage le plus important pour la distribution des eaux de fond de l'Antarctique de l'ouest au nord-est de l'Atlantique. Cependant, aucune galerie de contours, fossés ou canaux de contours n'a été découvert dans cette région au cours de plus d'un demi-siècle de recherche. Le paradigme de sédimentation dominant postule que les courants de turbidité ont principalement régi la sédimentation dans cette région au cours du Pléistocène. Ce travail décrit le premier exemple de système de dépôt de contourite identifié dans la zone de fracture de Vema. La découverte a été réalisée grâce à un profilage détaillé à haute résolution du sous-fond, ainsi qu'à une modélisation numérique et à des mesures directes de la vitesse des courants de fond. De tels systèmes sont exceptionnellement rares dans les zones de fracture. Cette étude souligne l'importance de poursuivre les recherches sur les contourites le long de la zone de fracture de Vema, sur la base des concepts modernes de systèmes de contourites et de dépôts mixtes. Les travaux soulignent également la nécessité de réévaluer l'impact des courants de fond sur la sédimentation dans cette région, et particulièrement dans les segments étroits de la vallée de la zone de fracture.

Les dépôts de contourites dans les royaumes abyssaux de l'Atlantique servent d'enregistrements de l'activité des eaux profondes de l'Atlantique Nord (NADW) et des eaux de fond de l'Antarctique (AABW)1,2 qui sont des éléments importants du renversement méridional de l'Atlantique. L'AABW est distribué dans l'Atlantique à travers une série de passages en eau profonde (par exemple, le canal Vema, Kane Gap, Discovery Gap, Romanche Fracture Zone). Les systèmes de dépôt de contourites (CDS) liés à ces passages océaniques sont essentiels pour étudier l'histoire de l'activité AABW et son impact sur la sédimentation1,3,4,5,6,7 (à l'échelle de centaines de milliers et de millions d'années). . Une famille de zones de fractures (FZ) à décalage long est une caractéristique distinctive de la morphologie de l’Atlantique Central8,9. Ils ont été hérités de la fragmentation initiale de l’Atlantique et constituent des voies cruciales pour la propagation de l’AABW de l’ouest vers l’est de l’océan10. Cependant, cette région constitue encore une zone vide dans les bases de données modernes de distribution de CDS11,12,13. Un exemple rare d'étude spécifique axée sur les contourites dans les zones de fracture de l'Atlantique central est le travail de Westall et al.14 décrivant les ondes sédimentaires sur le flanc de la crête transversale nord qui borde la Romanche FZ.

La Vema FZ est l’une des zones de fractures les plus importantes de la région. Il joue un rôle crucial dans la propagation de l’AABW de l’Atlantique Ouest vers le Nord-Est. Le transport AABW surpasse le transport observé dans toute autre zone de fracture de l’Atlantique Central15,16,17,18,19,20. Malgré l'intense flux net d'AABW à travers la FZ et l'apport élevé de sédiments21,22,23,24, peu d'éléments de contour ont été documentés dans la région. Heezen et al.21 ont révélé des ondulations, des affouillements et des marques de vannage sur les photographies du fond de la vallée de la zone de fracture. Kastens et al.25 ont rendu compte des corps sédimentaires sinusoïdaux répartis dans et à proximité de la zone de déformation de transformation principale dans la partie orientale de la vallée de transformation active. La couverture sédimentaire de cette zone est soumise à d'importantes déformations post-déposition25. Néanmoins, les auteurs ont préféré l'hypothèse sédimentaire (non tectonique) pour la formation de ces éléments et les ont interprétés comme des vagues de sédiments enfouis.

Des études actives de la couverture sédimentaire au sein de la ZF de Vema ont eu lieu pendant la domination du paradigme de la turbidite22,25,26,27,28, qui est devenu le principal paradigme de sédimentation en eaux profondes dans la région. Il est largement admis que la sédimentation dans la vallée de Vema FZ était principalement contrôlée par les écoulements gravitaires provenant du talus continental sud-américain (au moins pendant le Pléistocène)21,27,29. Cette conclusion repose en grande partie sur des études axées sur la partie active de la zone de fracture entre les deux intersections de transformation de crête (RTI)21,22,25,26,27,30. Ce travail explore un secteur peu étudié de la Vema FZ situé à l’est du RTI oriental. Il fait état de la découverte d'un système de dépôt comprenant des douves et des galeries au sein de la vallée de la zone de fracture. Il s'agit d'un phénomène remarquable et peu fréquent dans l'océan Atlantique (quelques exemples supplémentaires sont décrits par Uenzelmann-Neben et Gohl31, Scrutton et Stow32), ce qui est important pour poursuivre le développement de la classification des dérives des contours et pour élargir la compréhension des environnements dans lesquels des dérives peuvent se former. L'étude est basée sur les résultats de l'analyse des profils du sous-fond à haute résolution et de la modélisation numérique des vitesses des courants de fond réalisées pour la première fois dans la partie étudiée de la zone de fracture. Les résultats présentés ici permettent une nouvelle perspective sur la sédimentation dans la zone d'étude, vue à travers le prisme des paradigmes conceptuels modernes pour les systèmes de contourites et de dépôts mixtes (clairement résumés par Hernández-Molina et al.33). Cependant, ce travail ne nie pas la contribution significative des écoulements de turbidité du versant sud-américain au remplissage sédimentaire de la vallée de la zone de fracture.