les recherches scientifiques tendent naturellement à se spécialiser davantage. La plupart des progrès importants sont réalisés en restreignant l’attention et en s’appuyant sur les grandes bases de recherches antérieures plus générales. Ce fut certainement le cas pour l’expédition submersible D’étude sous-marine Franco-Américaine Mid-Ocean lancée il y a 25 ans. La cible au milieu de l’océan était la vallée du rift du Centre d’épandage de la dorsale médio-Atlantique., Dans les années 1950, Bruce Heezen du Lamont Geological Observatory de L’Université Columbia a collecté des sections transversales d’Échosondeurs à large faisceau de la vallée du rift et a correctement supposé qu’elle faisait partie d’un système de rift global qui s’enroule autour de la terre comme la couture d’une balle de baseball. Les géologues marins britanniques et Canadiens passèrent à l’étape suivante et montèrent une série d’expéditions ambitieuses pour étudier la dorsale médio-Atlantique près de 45° N en utilisant tous les outils géophysiques et géologiques disponibles à l’époque. Un groupe américain a concentré son attention sur la vallée du rift près de 22° N., Cependant, le fond de la vallée du rift lui-même, où une nouvelle croûte océanique s’immisce et entre en éruption, est resté aussi obscur et énigmatique que jamais. Les centaines de volcans actifs qui occupent le sol de la vallée du rift ont été cachés des enregistreurs de profondeur par des échos latéraux en plein essor du son résonnant des falaises abruptes de 1 000 mètres de haut de la vallée.Puis, en 1972, trois ans après que Neil Armstrong a laissé la première empreinte humaine sur la Lune, un groupe international de géologues marins a lancé une avancée audacieuse: explorer la vallée du rift avec les seuls véhicules qui pourraient les y emmener—des submersibles., Malgré une dizaine d’années d’expérience des submersibles en haute mer, il y avait encore beaucoup de scepticisme quant à leur utilité en tant qu’outils scientifiques. Cependant, ceux qui croyaient l’ont emporté, les Français ont mis à disposition le bathyscaphe ArchimÈde et le submersible Cyana, et les États-Unis ont offert le cheval de bataille sous-marin fiable Alvin. L’étude médio-océanique sous-marine franco-américaine (projet FAMOUS) était en cours.,

des cartes de base précises pour l’expédition de plongée ont été assemblées à l’aide d’un échosondeur multi-faisceaux classifié par L’US Navy, d’un système d’écho à faisceau étroit français et d’un ensemble d’instruments profondément remorqués du Marine Physical Laboratory de la Scripps Institution of Oceanography (Université de Californie, San Diego). Je me souviens de l’étonnement silencieux à bord du navire de recherche Knorr lorsque nous avons vu pour la première fois des profils de profondeur à haute résolution et à remorquage profond lentement brûlés dans le papier de nos enregistreurs de profondeur de précision malodorants., La forme centrale du rift a finalement été révélée clairement comme un creux profond imbriqué dans une vallée du rift plus large, qui contenait de nombreuses collines qui semblaient être des cônes volcaniques. Ces enregistrements sonar ont été les cartes de base de l’expédition de plongée, et une équipe de géologues a été constituée pour être les premiers plongeurs de la dorsale médio-océanique utilisant ArchimÈde à l’été 1973.

Alvin et les autres submersibles ont certainement prouvé leur valeur en tant qu’outils scientifiques pendant FAMOUS, et ils ont été fortement utilisés depuis., En effet, les français et aussi les Japonais ont remplacé leurs sous-marins d’origine par des véhicules capables de plonger deux fois plus profondément, à des profondeurs supérieures à 6 000 mètres. Les célèbres travaux géologiques ont montré que la vallée du rift est créée par de grandes failles qui percent la croûte océanique nouvellement formée et que les volcans actifs sont abondants le long du fond de la vallée du rift. Les volcans les plus jeunes forment une zone étroite de création crustale océanique de seulement 1 à 2 kilomètres de large, remarquable par rapport aux dimensions des plaques, qui font des milliers de kilomètres de diamètre., Les célèbres études magnétiques, géochimiques, gravitationnelles et sismiques ont abouti à l’étude la plus détaillée et la plus complète d’un centre d’épandage jusqu’à cette époque. On a tellement appris qu’en 1977, deux numéros entiers du Bulletin de la Geological Society of America ont été consacrés aux résultats de cette expédition sans précédent.

Mais l’âge de la découverte sur les dorsales médio-océaniques ne faisait que commencer. Peu de temps après la publication des célèbres résultats, Alvin était au centre d’une autre expédition de la dorsale médio-océanique, cette fois-ci dans le Rift des GalÁpagos, qui se propage plus rapidement dans l’océan Pacifique., Les mesures du flux de chaleur ont indiqué que l’activité hydrothermale pourrait se produire sur les flancs de ce centre d’épandage, et les centaines de tremblements de terre micro-terrestres enregistrés là-bas ont été considérés comme d’origine hydrothermale ou volcanique. Les plongeurs à bord D’Alvin ont vu beaucoup plus que de l’eau chaude; ils ont découvert des communautés de faune benthique, y compris des « vers tubulaires géants”, qui prospèrent grâce à l’énergie chimique fournie par la propagation des volcans centraux. Ceux-ci étaient, et sont toujours, les seuls écosystèmes connus pour être basés sur la chimiosynthèse plutôt que la photosynthèse., Cette découverte a engendré de nouvelles hypothèses sur l’origine de la vie sur terre—et la possibilité de formes de vie exotiques sur d’autres planètes—qui sont encore vivement débattues aujourd’hui.

Deux ans plus tard, en 1979, lors d’une expédition dont le but était de prouver L’utilité D’Alvin pour les mesures géophysiques, les premières « bouches de fumée noires” à haute température ont été découvertes sur L’élévation du Pacifique est près de 21°N. nos sondes de température ont été calibrées à 30°C, mais les, Lorsque la tige de montage en PVC d’une sonde montrait des signes de carbonisation, la sonde était recalibrée à la hâte à des températures plus élevées. Le lendemain, des températures proches de 400°C ont été enregistrées, battant largement le précédent record des GalÁpagos de 22°C. Ce n’est qu’après la croisière que nous avons appris que la température de fusion des hublots D’Alvin était considérablement inférieure à 400°C. L’Ignorance peut être un bonheur!

un changement important de perspective est venu de la découverte des évents hydrothermaux par des géologues et des géophysiciens marins., Il est devenu clair que dans les études de la tectonique des dorsales médio-océaniques, du volcanisme et de l’activité hydrothermale, la plus grande excitation réside dans les liens entre ces différents domaines. Par exemple, les géophysiciens ont recherché l’activité hydrothermale sur les dorsales médio-océaniques pendant de nombreuses années (y compris pendant le projet FAMOUS) en remorquant des réseaux de thermisters près du fond marin; après tout, quelqu’un à la recherche d’eau chaude mesure la température de l’eau! Cependant, l’activité hydrothermale a finalement été documentée plus efficacement en photographiant la répartition des animaux exotiques., Même maintenant, les meilleurs indicateurs de la récence des éruptions volcaniques et de la durée de l’activité hydrothermale émergent de l’étude des caractéristiques des communautés fauniques benthiques. Par exemple, lors de la première éruption de la dorsale médio-océanique en haute mer lorsqu « un submersible se trouvait dans la région, les plongeurs n » ont pas vu une lente cascade de laves en oreiller filmée au large d « Hawaï dans » Fire Under the Sea., »Ce qu’ils ont vu était complètement inattendu: des nattes bactériennes blanches s’élevant du fond marin, créant une scène un peu comme un blizzard du milieu de l’hiver en Islande, recouvrant toute la lave noire, vitreuse et fraîchement éclatée d’une épaisse couverture de neige bactérienne blanche ». »Le programme RIDGE (Ridge InterDisciplinary Global Experiments-décrit ci-dessous) incarne et promeut l’esprit de cette nouvelle approche interdisciplinaire des enquêtes sur les dorsales médio-océaniques.

Les développements technologiques ont également eu une énorme influence sur notre perspective., Une fois que des outils de cartographie bathymétrique multifaisceaux ont été disponibles pour des applications non classifiées à partir de 1973, nous avons pu avancer au-delà de la perspective bidimensionnelle de la dorsale médio-océanique en coupe transversale. Pendant des décennies, les cartes bathymétriques ont été assemblées artistiquement à partir de profils largement espacés. Bien que la carte désormais classique « Floor of the Oceans” dessinée par Marie Tharp et Bruce Heezen se soit révélée remarquablement précise, ce qui s’est réellement passé entre les profils, souvent distants de 10 à 100 kilomètres, était inconnu., Avec les systèmes bathymétriques multi-faisceaux, jusqu’à 100 Faisceaux sonores pourraient être collectés simultanément sur une bande de 1 à 10 kilomètres de large. En un seul passage du navire, jusqu’à 100 profils pouvaient être collectés simultanément et chaque profil n’était qu’à environ 100 mètres de ses voisins. Lorsque l’on considère l’empreinte finie du son qui retentit du fond marin, la couverture devient vraiment continue. Pour la première fois, nous avons pu faire des cartes du fond marin sans lacunes significatives! Plus besoin de nous fier à des conjectures artistiques pour la production de cartes., Les systèmes multi-faisceaux d’aujourd’hui émettent des faisceaux individuels très étroits, seulement 1° à 2° par rapport à environ 30° pour les systèmes à faisceau unique plus anciens (c’est comme comparer un faisceau laser à un faisceau de projecteur). L’empreinte sonore de chaque faisceau dans un système multi-faisceaux n’est que d’environ 100 mètres plutôt que de plusieurs kilomètres. Les cartes obtenues sont beaucoup plus précises et révèlent la structure du fond marin de manière beaucoup plus détaillée.

Une autre limitation fondamentale avait été la navigation., Les corrections des satellites et des corps astronomiques étaient peu fréquentes et semées d’erreurs, et il n’y avait pas de points de repère en haute mer! Vous saviez rarement où vous vous trouviez à moins de 1 à 2 kilomètres, il était donc inutile de collecter des données à intervalles plus rapprochés que cela. Le système mondial de positionnement (GPS) a commencé à être disponible dans un format dégradé quelques précieuses heures par jour à peu près au même moment où les systèmes bathymétriques multi-faisceaux sont entrés en ligne., Plus tard, comme la navigation GPS est devenue disponible 24 heures par jour avec des corrections précises toutes les 2 secondes (contre environ toutes les 2 heures pour les satellites de transit), des bandes de 10 kilomètres de large de données très précises sur le fond marin ont pu être collectées et localisées régulièrement avec précision pour la première fois. À la fin des années 1980, mes collègues et moi expliquions à des étudiants diplômés incrédules ce que c’était dans le « vieux temps d’être perdu en mer” (l’équivalent du géophysicien marin, je suppose, de « marcher pieds nus à l’école dans la neige en montant dans les deux sens., ») Cependant, nos histoires sont tombées dans l’oreille d’un sourd alors que nos élèves se plaignaient d’erreurs de navigation aussi grandes que 50 mètres et comment ces minuscules erreurs (pour moi) dégradaient la collecte de certains ensembles de données, tels que ceux de la gravité.

Les cartes sont puissantes: elles informent, excitent et stimulent., Tout comme les premières cartes du monde au XVIe siècle ont inauguré une ère vigoureuse d « exploration, la première haute résolution, cartes à couverture continue de la dorsale médio-océanique stimulé les chercheurs d » un large éventail de domaines, y compris la pétrologie, géochimie, volcanologie, sismologie, tectonique, magnétisme marin, et gravité ainsi que certains en dehors des sciences de la terre, y compris l  » écologie marine, chimie, et Biochimie., Pour les scientifiques de la terre, la combinaison d’outils de cartographie d’andains à haute résolution et de navigation précise nous a permis d’abandonner notre fixation avec les transects droits à travers les crêtes inculquées par notre formation géologique et très en vogue pendant Project FAMOUS. Alors qu’une telle approche était utile dans les premiers jours et a encore ses applications, nous avons constaté que les variations les plus révélatrices sont souvent observées en explorant le long de l’axe de la crête active.

cette nouvelle perspective, le long de la grève révèle l’architecture du système mondial de rift., L’axe de la crête ondule de manière systématique, définissant un cloisonnement fondamental de la crête en segments délimités par une variété de discontinuités. Les segments peuvent s’allonger ou se raccourcir, et ils ont des cycles d’activité volcanique, hydrothermale et tectonique accrus. Les nouvelles cartes et les études géologiques marines qu’elles ont stimulées révèlent une hiérarchie dans la segmentation des dorsales médio-océaniques. Les segments de premier ordre ont généralement des centaines de kilomètres de long, persistent pendant des millions à des dizaines de millions d’années et sont délimités par des failles de transformation de plaques rigides relativement permanentes., Ces failles avaient été découvertes avec les anciens Échosondeurs à large faisceau, mais leur complexité structurelle et leur influence sur les segments de crête voisins ne pouvaient être appréciées sans la nouvelle génération de cartes.

comme illustré ci-dessous à droite, un segment du premier ordre est généralement divisé en plusieurs segments du deuxième ou du troisième ordre qui survivent respectivement de moins de 10 millions d’années à moins d’environ 100 000 ans. Ces segments plus petits et moins permanents sont délimités par une variété de discontinuités non rigides qui peuvent migrer le long de la crête., Ainsi, ces segments plus fins peuvent s’allonger, se raccourcir ou même disparaître complètement. À l’échelle la plus fine, les segments de quatrième ordre, qui sont de l’ordre de 10 kilomètres de long, peuvent survivre en tant que conduits distincts pour les processus d’accrétion crustale pendant seulement 100 à 10 000 ans. Ces segments sont les produits d’une série d’événements d’intrusion de digues, les unités fondamentales de la création crustale. Des digues se forment lorsque la matière fondue s’élève à travers des fissures et des fissures verticales., La longévité de ces segments du quatrième ordre et les cycles associés d’activité magmatique, volcanique, tectonique et hydrothermale exercent une influence déterminante sur la distribution et la survie des communautés fauniques benthiques exotiques qui s’épanouissent dans l’environnement sombre, froid et hostile de la dorsale médio-océanique.

alors Que les enquêtes se poursuivent, on voit de plus en plus de preuves pour les liens importants qui existent entre très divers types d’observations.,• l’épaisseur de la croûte,
• la géochimie et la température d’Éruption inférée des Laves,
• Les mesures de l’aimantation crustale,
• Les caractéristiques des failles proches de l’axe telles que les variations le long de la grève dans les hauteurs des escarpements de faille,
• Les largeurs et les profondeurs inférées des fissures et des fissures le long de ou l’absence d’une chambre magmatique axiale crustale (ou lentille fondue),
• intensité de l’activité hydrothermale et
• abondance des communautés d’évents hydrothermaux.,
Aujourd’hui, les géophysiciens et géochimistes marins assistent souvent aux conférences des écologistes benthiques et vice versa; c’était très inhabituel il y a 20 ans. Ainsi, malgré les récents traumatismes budgétaires, la recherche sur les dorsales médio-océaniques est plus passionnante et plus interdisciplinaire que jamais.

Nous avons maintenant cartographié près de la moitié du système mondial de dorsale médio-océanique le long d’un couloir étroit qui définit la limite de la plaque centrale d’étalement, une avancée remarquable étant donné que nous avions cartographié moins d’un pour cent du système il y a seulement dix ans., Mais nous avons exploré avec des submersibles ou des véhicules télécommandés moins d’un pour cent de cette zone fascinante de création de plaques crustales où gronde plus de 90 pour cent de l’activité volcanique de la terre. En dehors de ce ruban étroit, sur les flancs du système de dorsale médio-océanique, moins d  » un pour cent a été cartographié et moins de .001 pour cent a été exploré. Comparez cela avec la cartographie de la surface de Vénus-qui est presque complète à 100%., La vue à basse résolution du fond marin mondial fournie par les cartes GEOSAT récemment publiées fournit une foule de cibles alléchantes pour une enquête plus approfondie.

je soupçonne que certaines des découvertes les plus excitantes sont à venir dans un proche avenir. Quel bon moment pour être un géologue Marin (si vous pouvez obtenir un emploi)!

la National Science Foundation et le Bureau de la recherche Navale soutiennent les études tectoniques de la dorsale médio-océanique.,

Ken Macdonald est diplômé en 1975 du programme conjoint MIT / WHOI en océanographie et a depuis servi une douzaine d’années en tant que membre de la Woods Hole Oceanographic Institution Corporation. Il a eu le plaisir de voir plusieurs de ses étudiants de premier cycle aller au Programme conjoint, et plusieurs de ses étudiants diplômés se joindre au personnel scientifique à Woods Hole et ailleurs. Ken a dirigé plus de 20 expéditions en haute mer et a eu la chance de participer à certaines des premières explorations de la dorsale médio-océanique à l’aide d’Échosondeurs multi-faisceaux, de véhicules télécommandés et de submersibles., Il dit qu’il trouve les dorsales médio-océaniques aussi excitantes et mystérieuses que lorsqu’il les a rencontrées pour la première fois—et éprouve des illusions de compréhension de leur fonctionnement qui sont de courte durée et illusoires.

RIDGE

Les objectifs de RIDGE sont doubles: 1) Fournir une orientation pour la recherche
coordonnée et interdisciplinaire sur les processus géologiques et
géodynamiques liés à la création de la lithosphère océanique,
et 2) Fournir un cadre dans lequel la recherche diversifiée, innovante,
initiée par des chercheurs peut être entreprise., Voici quelques
réalisations spécifiques du programme RIDGE au cours des cinq dernières années:

•
découverte de changements rapides et inattendus, en particulier dans l’activité hydrothermale et les communautés d’évents, immédiatement après une
Éruption.
• suivi en temps réel et réponse aux événements magmatiques
sur les crêtes du Pacifique Nord-Est (en collaboration avec la National
Oceanic and Atmospheric Administration).
• découverte d’une
biosphère microbienne souterraine au sein de la croûte océanique, représentant une
biomasse jusque-là inconnue sur Terre.,
• reconnaissance de la vaste gamme de milieux tectoniques et de la diversité de la faune associée aux zones hydrothermales de la dorsale médio-Atlantique.
• développement de
modèles quantitatifs basés sur l’observation qui expliquent la sensibilité de la
topographie de l’axe de crête à des variables telles que la vitesse d’épandage, l’apport de magma et la structure thermique axiale.
• mise en place d’une
base de données numérique mondiale pour les données bathymétriques des dorsales médio-océaniques pour certaines parties du système mondial des dorsales.
• définition de la petite taille
des corps de magma crustal même aux crêtes de propagation les plus rapides.,
•
reconnaissance de l’importance de l’écoulement entraîné par la flottabilité pour contrôler
à la fois l’étroitesse de la remontée du manteau dans un sens transversal et la
tridimensionnalité de la remontée le long de l’axe.
• cartographie et reconnaissance des roches
échantillonnage de supersegments précédemment inexplorés (segments longs qui
s’étendent généralement de 1 000 à 2 000
kilomètres) dans le système global de dorsales médio-océaniques.
• Les premières mesures du mouvement des plaques sur une dorsale médio-océanique.,
• fourniture des premières images de la distribution de la fonte dans le manteau supérieur sous une dorsale médio-océanique par L’expérience MELT (Mantle ELectromagnetic
and Tomography).