Ultra-slow spreading ridges: a response to the interplay between mantle convection and plate tectonics

International audience Ultra-slow spreading ridges such as the South West Indian ridge or the Arctic ridge system are oddities amongst oceanic ridges. Conversely to faster oceanic ridges, petrographic and seafloor studies have shown that they are characterized by low melt supply and present low crus...

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Main Authors: Husson, Laurent, Yamato, Philippe, Bézos, Antoine
Other Authors: Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement IRD : UR219-PRES Université de Grenoble-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Systèmes Tectoniques, Géosciences Rennes (GR), Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR), Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR), Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Planétologie et Géodynamique UMR 6112 (LPG), Université d'Angers (UA)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
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Published: HAL CCSD 2014
Subjects:
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Husson, Laurent
Yamato, Philippe
Bézos, Antoine
Ultra-slow spreading ridges: a response to the interplay between mantle convection and plate tectonics
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description International audience Ultra-slow spreading ridges such as the South West Indian ridge or the Arctic ridge system are oddities amongst oceanic ridges. Conversely to faster oceanic ridges, petrographic and seafloor studies have shown that they are characterized by low melt supply and present low crustal thicknesses and heat flow; these features are interpreted as an evidence for a cooler sublithospheric mantle. In cartoonish sketches of plate tectonics, ridges open above upwellings, subduction zones occur over downwellings, and plates are riding over the mantle convection cells. In this study, we designed a simple yet dynamically consistent thermal convection model to test the impact of farfield forces on spreading ridges and show that this pattern is disrupted by plate tectonics. In particular, continental collisions modulate the spreading rates because resisting forces build up at plate boundaries. As a consequence, this modifies the surface boundary conditions and therefore the underlying mantle flow. We show that the ideal convection cell pattern quickly breaks down when plate motion is impeded by continental collisions in the far field. Not only the decreasing spreading rates are diagnostic, but in the same time, (i) the heat flow is decreasing at the ridge, (ii) the thermal structure of the cooling lithosphere no longer matches the cooling half-space model, and (iii) the mantle temperature beneath the ridge drops by more than 100 degrees. We compare our model predictions to available observables and show that this simple mechanism explains the atypical thermo-mechanical evolution of the South West Indian ridge and Arctic ridge system. Last, the recent S wave seismic tomography model of Debayle and Ricard (2012) reveals that only away from those two ridges does lithospheric thickening departs from the half-space cooling model, in accord with our model predictions.
author2 Institut des Sciences de la Terre (ISTerre)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement IRD : UR219-PRES Université de Grenoble-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Systèmes Tectoniques
Géosciences Rennes (GR)
Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR)
Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR)
Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de Planétologie et Géodynamique UMR 6112 (LPG)
Université d'Angers (UA)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
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European Geosciences Union General Assembly 2014
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