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Océanographie / Oceanography (Géologie marine / Marine Geology) Les extrémités orientale et occidentale du bassin de Manus, Papouasie-Nouvelle-Guinée, explorées par submersible : la campagne Manaute Jean-Marie Auzende a *, Junishiro Ishibashi b , Yannick Beaudoin c , Jean-Luc Charlou d , Jean Delteil e , Jean- Pierre Donval d , Yves Fouquet d , Jean-Pierre Gouillou d , Benoît Ildefonse f , Hiroyuki Kimura g , Yoshio Nishio h , Joël Radford-Knoery d , Étienne Ruellan i a Ifremer–DRO, BP 2059, Nouméa, Nouvelle-Calédonie b Department of Earth and Planetary Sciences, Faculty of Science, Kyushu University, Hakozaki, Fukuoka 812-8581, Japan c Department of Geology, University of Toronto, 22 Russell street, Toronto, Ontario M5S 3B1, Canada d Ifremer–DRO/GM, BP 70, 29280 Plouzané, France e Unsa–Géosciences Azur (UMR 6526), 250, rue Albert-Einstein, Sophia Antipolis, 06560 Valbonne, France f Laboratoire de tectonophysique (UMR 5568), Isteem, université Montpellier-2, 34095 Montpellier cedex 05, France g Hiroshima University, 1-4-4 Kagamiyama Higashi-Hiroshima 739-8528, Japan h Yayoi 1-1-1, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0032, Japan i CNRS–Géosciences Azur (UMR 6526), 250, rue Albert-Einstein, Sophia-Antipolis, 06560 Valbonne, France Reçu et accepté le 22 mai 2000 Présenté par Jean Aubouin Abstract The eastern and western tips of Manus Basin (Papua, New Guinea) explored by submersible; MANAUTE cruise. The objective of the Manaute cruise of the R.V. L’Atalante with the submersible Nautile was the in situ study of accretion processes, magmatic activity and hydrothermalism in the Manus Basin. Twelve dives and 18 dredges, focusing on the eastern and western tips of the basin, allowed us to demon- strate that in the eastern part of the basin the oceanic accretion is reduced to two axes propagating between Djaul and Weitin FZ. However the magmatic and hydrothermal activity is widely spread along the axes but also on volcanoes and ridges aligned on a N110 oblique direction. In the western part of Manus basin the oceanic accretion is located along two axes propagating rapidly to the southwest. The magmatic and hydro- thermal activities are variable and diffuse over the whole area. The effect of the subduc- tion of the Australian Plate in the New Britain Trench is evident throughout the basin. © 2000 Académie des sciences / Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS SW Pacific / Manus basin / geodynamics / magmatism / hydrothermalism / submersible Résumé – La campagne Manaute du N/O L’Atalante avec le submersible Nautile avait pour objectif l’étude in situ des processus de l’accrétion, de l’activité magmatique et hydrothermale dans le bassin de Manus. Douze plongées et 18 draguages, focalisés dans les parties orientale et occidentale du bassin, ont permis de démontrer que l’accrétion océanique dans la partie orientale est réduite à deux axes se propageant entre les zones de fracture Djaul et Weitin. En revanche, l’activité volcanique et hydrothermale est large- ment distribuée sur les axes, mais aussi sur un ensemble de rides et volcans s’alignant sur une direction oblique N110. Dans la partie occidentale, l’accrétion océanique se fait sur deux axes se propageant vers le sud-ouest. Ici aussi, l’activité magmatique et hydrother- male est variée et diffuse sur l’ensemble de la zone. Partout l’influence de la subduction de la plaque Australie dans la fosse de Nouvelle-Angleterre se fait sentir. © 2000 Acadé- mie des sciences / Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS SW Pacifique / bassin de Manus / géodynamique / magmatisme / hydrothermalisme / submersible * Correspondance et tirés à part : [email protected] 119 C. R. Acad. Sci. Paris, Sciences de la Terre et des planètes / Earth and Planetary Sciences 331 (2000) 119–126 © 2000 Académie des sciences / Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS. Tous droits réservés S1251805000013872/FLA

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Océanographie / Oceanography(Géologie marine / Marine Geology)

Les extrémités orientale et occidentale du bassinde Manus, Papouasie-Nouvelle-Guinée, exploréespar submersible : la campagne ManauteJean-Marie Auzendea*, Junishiro Ishibashib, Yannick Beaudoinc, Jean-Luc Charloud, Jean Delteile, Jean-Pierre Donvald, Yves Fouquetd, Jean-Pierre Gouilloud, Benoît Ildefonsef, Hiroyuki Kimurag, Yoshio Nishioh,Joël Radford-Knoeryd, Étienne Ruellani

a Ifremer–DRO, BP 2059, Nouméa, Nouvelle-Calédonieb Department of Earth and Planetary Sciences, Faculty of Science, Kyushu University, Hakozaki, Fukuoka 812-8581, Japanc Department of Geology, University of Toronto, 22 Russell street, Toronto, Ontario M5S 3B1, Canadad Ifremer–DRO/GM, BP 70, 29280 Plouzané, Francee Unsa–Géosciences Azur (UMR 6526), 250, rue Albert-Einstein, Sophia Antipolis, 06560 Valbonne, Francef Laboratoire de tectonophysique (UMR 5568), Isteem, université Montpellier-2, 34095 Montpellier cedex 05, Franceg Hiroshima University, 1-4-4 Kagamiyama Higashi-Hiroshima 739-8528, Japanh Yayoi 1-1-1, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0032, Japani CNRS–Géosciences Azur (UMR 6526), 250, rue Albert-Einstein, Sophia-Antipolis, 06560 Valbonne, France

Reçu et accepté le 22 mai 2000

Présenté par Jean Aubouin

Abstract – The eastern and western tips of Manus Basin (Papua, New Guinea)explored by submersible; MANAUTE cruise. The objective of the Manaute cruise ofthe R.V. L’Atalante with the submersible Nautile was the in situ study of accretionprocesses, magmatic activity and hydrothermalism in the Manus Basin. Twelve dives and18 dredges, focusing on the eastern and western tips of the basin, allowed us to demon-strate that in the eastern part of the basin the oceanic accretion is reduced to two axespropagating between Djaul and Weitin FZ. However the magmatic and hydrothermalactivity is widely spread along the axes but also on volcanoes and ridges aligned on aN110 oblique direction. In the western part of Manus basin the oceanic accretion islocated along two axes propagating rapidly to the southwest. The magmatic and hydro-thermal activities are variable and diffuse over the whole area. The effect of the subduc-tion of the Australian Plate in the New Britain Trench is evident throughout the basin.© 2000 Académie des sciences / Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS

SW Pacific / Manus basin / geodynamics / magmatism / hydrothermalism / submersible

Résumé – La campagne Manaute du N/O L’Atalante avec le submersible Nautile avaitpour objectif l’étude in situ des processus de l’accrétion, de l’activité magmatique ethydrothermale dans le bassin de Manus. Douze plongées et 18 draguages, focalisés dansles parties orientale et occidentale du bassin, ont permis de démontrer que l’accrétionocéanique dans la partie orientale est réduite à deux axes se propageant entre les zonesde fracture Djaul et Weitin. En revanche, l’activité volcanique et hydrothermale est large-ment distribuée sur les axes, mais aussi sur un ensemble de rides et volcans s’alignant surune direction oblique N110. Dans la partie occidentale, l’accrétion océanique se fait surdeux axes se propageant vers le sud-ouest. Ici aussi, l’activité magmatique et hydrother-male est variée et diffuse sur l’ensemble de la zone. Partout l’influence de la subductionde la plaque Australie dans la fosse de Nouvelle-Angleterre se fait sentir. © 2000 Acadé-mie des sciences / Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS

SW Pacifique / bassin de Manus / géodynamique / magmatisme / hydrothermalisme / submersible

* Correspondance et tirés à part : [email protected]

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C. R. Acad. Sci. Paris, Sciences de la Terre et des planètes / Earth and Planetary Sciences 331 (2000) 119–126© 2000 Académie des sciences / Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS. Tous droits réservésS1251805000013872/FLA

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Abridged version

1. Introduction

The opening pattern of the Manus Basin is stilldebated even though it has been studied in detail overthe last twenty years by numerous international pro-grammes [1, 2, 4, 5, 9–12, 14–16]. The Manus basin is aback-arc basin located between the Tertiary arcs ofNew Ireland and New Britain [8, 13] and the Manus andNew Britain Trenches. Opening began around 3.5–4 Ma[6] along three main N45 axes separated by large frac-ture zones (Wuillaumez, Djaul and Weitin fracturezones) (figure 1).

The central part of the Basin shows a well-developedspreading axis (MSC: Manus Spreading Centre) propa-gating toward the north (12). South of this spreadingaxis the crust of Manus Basin is cut by a succession ofN45 to north–south grabens interpreted as resultingfrom the rotation of a central Manus microplate.

The eastern Manus Basin (Southeastern Rift - SER) ischaracterized by a complex system constituted ofspreading axes, transform fault segments and massivevolcanic features represented either by isolated volca-noes or ridges. For the authors [4, 12], this part of thebasin results only from stretching of the back-arc crust.

The Western Manus rift (WR) was poorly known andforgotten in previous interpretations [1, 12].

The aim of Manaute cruise of the R.V. L’Atalantewith the submersible Nautile was a detailed study ofboth the eastern and western parts of the Manus Basin.Twelve dives and 18 dredges were carried out in addi-tion of the dives carried out in the same area duringthe ManusFlux 95; BioAccess 97, 98 and 99 cruises ofthe New STARMER French-Japanese Program.

2. Results of the Manaute Cruise

The map in figure 2 shows that the eastern ManusBasin is comprised between two left-lateral offset frac-ture zones, Djaul to the west and Weitin to the east.The crust of this part of the basin is about 2 000 m-deep. It is cut by two N45 propagating axes, the SERAand the Kalivuvur and a succession of volcanoes andvolcanic ridges aligned along an oblique N110 line. Thesix dives and 13 dredges carried out in this area con-firm that SERA and Kalivuvur are two active propagat-ing axes. The sampled rocks provide an indication ofthe nature of the volcanism along these axes, acidic ortholeitic as on MSC. The study of the oblique volcanicline shows that all the volcanoes and ridges are active.They are made of acidic rocks ranging from andesitesto dacites and show hydrothermal venting. The Sususite is composed of three volcanoes. At their top, activechimneys expel fluids the temperature of which varies

from 50 °C on the southern volcano to 220–280 °C onthe other two. Hydrothermal deposits (sulfides andoxides) and intense alteration of the volcanic rocks areassociated with these vents. The Kaia Natai volcano iscovered by a thick layer of hydrothermal depositsincluding sulfides, sulfates, iron oxides and altered andsilicified volcanic rocks. Peculiar hydrothermal ventshave been discovered. They are characterized by lowtemperature fluids (38 °C) and the abundance of bacte-ria mats probably related to the acidic nature of fluids.

The western part of Manus basin (figure 3) is charac-terized by two N45 parallel axes propagating rapidly tothe southwest and located at extremely shallow water:between 200 and 600 m for the eastern one and around800 m for the western one. The five dives and fourdredges carried out in the area confirmed that thepresent-day magmatic activity is concentrated on thesetwo axes. The sampled rocks are very fresh, vesicularup to the pumice stage. Such type of pumitic rockshave already been observed in Lau Basin at 1 700 m-depth [7]. They probably reflect the acidic nature of thevolcanism.

Concerning the hydrothermal activity, all the diveshave shown manganese anomalies detected by a newin situ analyser installed on the Nautile (developed byJ. Knoery at Ifremer/Brest). Off axis the Mata na Kuland Vat na Ingiet volcanoes show intense diffusionactivity with deposits ranging from iron oxides,manganese-silica and barytine.

3. Conclusions

In conclusion, the Manaute cruise allowed us todescribe the opening pattern of Manus Basin more pre-cisely and also to evaluate the magmatic and hydrother-mal activity.

The newly created crust in the eastern part of thebasin is reduced to two small size areas flanking theSERA and Kalivuvur axes. These axes are propagatingthrough the ancient back-arc basin crust.

In the western part of the basin, the present-dayaccretion is localised on two axes propagating rapidlyto the southwest.

In both eastern and western domains, the magmaticactivity is robust on the axes but the nature of theerupted rocks is still considerably influenced by theeffect of the New Britain subduction. Away from theaxis the magmatic activity is also related to subduction.

The hydrothermal activity seems to be more intenseon the off-axis features. The expelled fluids and thedeposits are also strongly influenced by the acidicnature of the rocks constituting the Manus Basin base-ment. They are relatively low temperature fluids (50–290 °C) with a very acidic pH. The hydrothermaldeposits cover all the series ranging from manganese tosulfides passing through iron oxides, sulfates and silica.

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1. Introduction

Le mode d’ouverture de bassin de Manus reste encoredébattu, malgré la connaissance de plus en plus appro-fondie du bassin résultant d’une intense activité scienti-fique depuis les vingt dernières années, avec des cam-pagnes américaines [5, 12, 14, 15], allemandes [16],russes [11], australiennes [4] et franco-japonaises [1, 2,3, 9, 10]. Le bassin de Manus est un bassin arrière-arc,compris entre les arcs volcaniques tertiaires deNouvelle-Irlande et de Nouvelle-Angleterre [8, 13], lesfosses de subduction de Manus, aujourd’hui faiblementactive, et de Nouvelle-Angleterre (figure 1). Le bassin deManus s’ouvre principalement, depuis environ 3,5–4 Ma [6], sur un système de trois axes de direction N45,séparés par de grandes zones de fracture, WuillaumezFZ, Djaul FZ et Weitin FZ, de direction N135. Sonouverture résulte du démantèlement de l’arc volcaniquesitué à la frontière convergente des plaques Pacifique etAustralie. En raison de la position particulière du bassinde Manus, son mode d’ouverture doit prendre encompte la composante décrochante du mouvementrelatif des plaques Pacifique et Australie et l’accommo-der le long de très longues failles transformantes, sépa-rant de courts segments d’accrétion.

La partie centrale du bassin est caractérisée par unaxe d’accrétion bien développé, le Manus SpreadingCenter (MSC), se propageant vers le nord [12] et présen-tant des caractéristiques proches des dorsales médio-océaniques, c’est-à-dire une ride axiale, coupée par ungraben, où se situe l’accrétion actuelle et flanquée dedépressions latérales. Cette ride est située à 2 500 m deprofondeur et est orientée N45. Sa liaison avec la frac-ture Wuillaumez au sud-ouest montre un fossé large etprofond, dans lequel sont combinés les mouvementsdécrochants et extensifs. Au sud de ce système axial, lacroûte du bassin de Manus est déchirée par une succes-sion de grabens d’orientation N45 puis nord–sud, quiont été interprétés comme manifestation de la rotationd’une microplaque entre le MSC et ce système de gra-ben [12],. Les structures arquées observées sur la croûtecomprise entre le MSC et les grabens semblent confir-mer cette interprétation.

À l’est de cette zone, décalé vers l’est par la zone defracture Djaul, le bassin oriental de Manus montre unecomplexité remarquable qui, jusqu’à aujourd’hui, sus-cite de nombreuses discussions et interrogations. Il s’agitd’un bassin où sont présents à la fois des segmentsd’accrétion, des segments de directions transformanteset d’importantes accumulations volcaniques se présen-tant, soit sous la forme de volcans isolés, soit sous laforme de rides allongées. Pour la plupart des auteurs [4,12], cette partie du bassin résulte d’un simple étirementde la croûte d’arc, résultant de la séparation de laNouvelle-Angleterre et de la Nouvelle-Irlande et abou-tissant à la mise en place de ces édifices volcaniques,sièges de l’essentiel de l’accrétion (South Eastern Rift,SER).

À l’ouest, à l’extrémité de la fracture Wuillaumez, unsegment d’accrétion de même direction que les précé-dents (Western Rift), mais à une profondeur moindreallant de 500 à 1 200 m, a été cartographié (MetalMining Agency of Japan, non publié) mais pratiquementoublié dans les interprétations [1, 12].

L’objectif de la campagne Manaute de L’Atalanteavec le submersible Nautile (mars–avril 2000) était dedeux ordres : obtenir une couverture bathymétriquecomplète des parties orientales et occidentales du bas-sin de Manus afin d’en préciser la structure et, suite auxobservations faites avec les submersibles japonais Shin-kai 2000 et 6500, lors des campagnes Manusflux,BioAccess 97, 98 et 99 [10] du programme franco-japonais New Starmer [1, 2, 3, 9], étudier in situ lesprocessus magmatiques et hydrothermaux associés à cetype d’ouverture océanique. Douze plongées du Nau-tile, 18 dragages et une couverture EM12 (bathymétrieet imagerie — environ 20 000 km2) ont été réalisés pen-dant la campagne.

2. Résultats de la campagne Manaute

La carte du bassin oriental (figure 2) résulte des levéseffectués par le N/O Yokosuka en 1995 et du N/OL’Atalante pendant la campagne Manaute. Elle montreque le bassin oriental de Manus est compris entre deuxzones de fractures à jeu senestre, les fractures Djaul àl’ouest et Weitin à l’est. Entre ces deux fractures, lacroûte du bassin est située à une profondeur moyenneinférieure à 2 000 m. Les structures les plus remarqua-bles sont un graben (South East Ridge Axis, SERA), quise propage depuis la fracture Djaul dans le bassin, etune ride (Kalivuvur), qui se propage de la structuretransverse Susu Knolls vers la zone de fracture Weitin.Nous interprétons ces deux structures comme des zonesd’accrétion axiales. Elles sont reliées par un systèmecomplexe associant des décrochements parallèles auxzones de fracture et une succession de volcans et ridesvolcaniques, plus ou moins parallèles aux zones axiales.À grande échelle, ces volcans et rides constituent unalignement oblique d’orientation N110.

Six plongées et 13 dragages ont été effectués danscette partie du bassin. S’agissant des processus d’accré-tion, une plongée sur le Kalivuvur nous a permis deconfirmer qu’il s’agit d’un axe d’accrétion avec des cou-lées volcaniques fraîches et une intense activité tectoni-que, qui se manifeste par le broyage des coulées le longde failles parallèles à la direction N40 de l’axe. Sur leSERA, un dragage a rapporté aussi des laves vésiculairestrès fraîches. Des analyses en cours nous renseignerontsur la nature tholéiitique ou acide de ces laves.

Les volcans ou rides alignés suivant la direction N110ont été particulièrement observés et échantillonnés.Dans tous les cas, il s’agit de structures volcaniques,construites ou en cours de construction, constituées deroches acides, andésites et/ou dacites. La ride Pual, où

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Figure 1. Schéma géodynamique de la zone mer de Bismarck–bassin de Manus (d’après [12]).

Figure 1. Geodynamical sketch of the Bismarck Sea–Manus Basin area (after [12]).

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Figure 2. Carte bathymétrique multifaisceaux du bassin de Manus oriental. Plan de position des plongées et dragages. Intervalles descontours : 250 m.

Figure 2. Swath map of the eastern Manus Basin and location map of dives and dredges. The contour interval is 250 m.

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Figure 3. Carte bathymétrique multifaisceaux du bassin de Manus occidental. Plan de position des plongées et dragages. Intervalles descontours : 250 m.

Figure 3. Swath map of the western Manus basin and location map of dives and dredges. The contour interval is 250 m.

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se trouve le site hydrothermal Pacmanus, est constituéed’andésite à sa base et de dacite sur son sommet [4]. Lacaldéra Desmos [9], où se trouve le site hydrothermalOnsen, est aussi constituée d’andésites. Exploré pendantla campagne Manaute, le site Susu, constitué de troismonts alignés sur une direction N140, a montré un vol-canisme actif, suggérant une construction actuelle del’édifice et une succession d’évents hydrothermauxactifs sur les parties sommitales. Les températures mesu-rées dans les fluides hydrothermaux varient entre 50 °Csur le mont sud (South Su) et 220–280 °C sur les montscentre (North Su) et nord (Suzette). À ces évents sontassociés d’intenses altérations des roches volcaniques,des dépôts de sédiments hydrothermaux et de sulfures,ainsi qu’une colonisation animale riche en moules etgastéropodes (Ifremeria Nautilei et Alviniconcha Hess-leri) (voir [10]). Sur la même ligne volcanique, le volcanKaia Natai a montré une épaisse couverture de dépôtshydrothermaux, comprenant des sulfures massifs, dessulfates, d’épaisses croûtes d’oxydes de fer et des rochesvolcaniques intensément altérées, silicifiées et recou-pées par des veines de sulfures entre 1 350 et 1 035 m.Le massif est coupé par un système de failles de direc-tion N140, qui est celle des zones de fracture dans toutecette partie du bassin. Sur ces failles ont été observésdes sites hydrothermaux particuliers : ils sont constituésde petits dômes de sédiments hydrothermaux, colonisésuniquement par une couche de bactéries de plusieurscentimètres d’épaisseur, à travers laquelle diffuse unliquide moiré de température 38 °C. Tous les autresmassifs indiqués sur la figure ont été dragués et la plu-part d’entre eux (Barovon, Te Watnabara...) montrent surun socle de roches acides fraîches des dépôts hydrother-maux variant des oxydes aux sulfures.

La partie occidentale du bassin de Manus reste trèspeu connue. Seule une carte bathymétrique multifais-ceaux (Metal Mining Agency of Japan, figure 3), nouspermet d’en déduire les principales structures. L’accré-tion dans cette zone est répartie sur deux structuresmajeures, de direction N45, chacune d’entre elles sepropageant vers le sud-ouest. À l’est, la partie septen-trionale de l’axe d’accrétion est caractérisée par unesuccession de rides et de dépressions, le tout à très fai-ble profondeur, entre 650 et 200 m. Sa partie méridio-nale est un propagateur, dont l’acuité de l’angle (25°)suggère une propagation rapide. À l’ouest, l’axed’accrétion se propage aussi vers le sud-ouest. Ilrecoupe, dans sa partie nord, une caldéra d’environ40 km de diamètre et, dans sa partie sud, un volcanaxial d’une dizaine de kilomètres de diamètre, avant dese propager jusqu’à 3°10’S. Entre les deux propagateurs,une structure caractérisée par un segment N140 et unsegment N45 semble aussi se propager vers le sud-ouest. Il faut ajouter à cette complexité la présence,dans ce domaine, de nombreux volcans isolés, dont cer-tains affleurent sous forme d’îlots émergés.

Les cinq plongées et quatre dragages effectués danscette zone nous permettent de confirmer que l’activité

magmatique la plus récente est concentrée sur les deuxaxes se propageant vers le sud-ouest. L’axe oriental detrès faible profondeur montre des émissions volcani-ques, avec une prédominance de laves extrêmementvésiculaires, atteignant le stade ponce. De tels types delaves dacitiques ont déjà été signalés dans le sud dubassin de Lau, à une profondeur de 1 700 m [7]. L’axeoccidental, légèrement plus profond, montre des lavesvitreuses très récentes. Il est à noter que l’épaisseur dumatériel vitreux est très importante, dépassant la dizainede centimètres ; certaines laves ont, d’ailleurs, une tex-ture proche de l’obsidienne. Ceci suggère que ces lavessont de nature acide. En termes d’hydrothermalisme,toutes les plongées sur les deux axes montrent des ano-malies importantes en néphélométrie et en manganèse.Les mesures de manganèse ont été faites grâce à unnouvel analyseur in situ (développé par J. Radford-Knoery) installé sur le Nautile. Hors axe, les volcansMata na Kul et Vat na Ingiet (figure 4) montrent uneintense activité hydrothermale diffuse pour le premier etdes dépôts hydrothermaux allant des croûtes d’oxydesde fer–manganèse–silice aux sulfures et barytine pour lesecond. Les concentrations de manganèse dissous indi-quent des concentrations supérieures à 200 nM dans lacaldéra de Mata na Kul et supérieures à 100 nM à sonsommet.

3. Conclusions

La campagne Manaute permet de préciser l’interpréta-tion du mode d’ouverture du Bassin de Manus, l’activitémagmatique des axes d’accrétion, mais aussi des struc-tures hors axe, ainsi que l’activité hydrothermale asso-ciée.

En ce qui concerne le mode d’ouverture, il apparaîtque le domaine néoformé de la partie orientale du bas-sin de Manus se réduit à deux zones de faible superficiebordant les axes SERA et Kalivuvur, qui se propagentdans l’ancienne croûte résultant de l’ouverture arrière-arc, il y a environ 4 Ma, entre les zones de fractures àdécalage sénestre Djaul et Weitin. L’essentiel de l’accré-tion actuelle se produit sur une série de rides et de mas-sifs volcaniques, dont la mise en place est favorisée parla fracturation et l’étirement de la croûte ancienne. Cesrides et volcans sont alignés suivant une direction N110et constituent une sorte d’arc volcanique, qui peut êtreinterprété comme un arc récent, reproduisant celui de laNouvelle-Angleterre et lié à la subduction de la plaqueAustralienne sous la plaque Pacifique dans la fosse deNouvelle-Angleterre.

Pour ce qui est de la partie occidentale du bassin deManus, l’accrétion actuelle est localisée principalementsur un système complexe, impliquant deux axes se pro-pageant rapidement vers le sud-ouest à travers la croûtedu bassin arrière-arc.

Dans les deux domaines, l’activité magmatique estpuissante sur les axes, mais la nature des roches émises

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reste fortement influencée par les effets de la subductiondans la fosse de Nouvelle-Angleterre. Ce sont essentiel-lement des roches acides, allant des basaltes andésiti-ques aux dacites. L’activité magmatique hors axe estaussi très développée sur des structures transverses,résultant aussi de l’effet de la subduction.

Dans l’état actuel de nos connaissances, l’activitéhydrothermale semble beaucoup plus intense sur lesstructures hors axe, qui montrent toutes des tracesd’hydrothermalisme actif ou récemment fossilisé. Leseaux émises et les produits déposés sont aussi influen-cés par la nature acide des roches encaissantes. Ce sontdes eaux de relativement faible température (entre 20 et290 °C), peu riches en hydrogène sulfuré et de pH trèsacide. Les dépôts hydrothermaux couvrent toute la sériedu manganèse aux sulfures en passant par les oxydes,sulfates et silice. L’activité hydrothermale est aussi mar-quée par une intense altération et silicification desroches volcaniques acides contenantes.

Références

[1] Auzende J.M., Urabe T., Binns R., Charlou J.L., Gena K.,Gamo T., Henry K., Matsubayashi O., Matsumoto T., Moss R., Naka J.,Nagaya Y., Okamura K., Ruellan E., Hydrothermal vents of ManusBasin explored by Shinkai 6500, Trans. Am. Geophys. Union, EOS 77(26) (1996) 244 p.

[2] Auzende J.M., Urabe T., Binns R., Charlou J.L., Gena K.,Gamo T., Henry K., Matsubayashi O., Matsumoto T., Moss R., Naka J.,Nagaya Y., Okamura K., Ruellan E., Activité tectonique, magmatique ethydrothermale dans le bassin de Manus (SW Pacifique, Papouasie-Nouvelle Guinée) : campagne Manusflux, C. R. Acad. Sci. Paris,série IIa 323 (1996) 501–508.

[3] Auzende J.M., Hashimoto J., Fiala A., Hunt J.S., Kojima S.,Malagun S., Miura T., Nishimura K., Étude géologique et biologique insitu de deux zones hydrothermales du bassin de Manus (Papouasie-Nouvelle-Guinée), C. R. Acad. Sci. Paris, série IIa 325 (1997) 585–591.

[4] Binns R.A., Scott S.D., Bogdanov Y.A., Lisitsin A.P., Gor-deev V.V., Gurvich E.G., Finlayson E.J., Boyd T., Dotter L.E., Whel-ler G.E., Muravyev K.G., Hydrothermal oxide and gold-rich sulfatedeposits of Franklin Seamount, Western woodlark Basin, Papua NewGuinea, Econ. Geol. 88 (8) (1993) 2122–2153.

[5] Craig H., Poreda R., Studies of methane and helium in hydrother-mal vent plumes, spreading axis basalts, and volcanic island lavas andgases in Southwest Pacific marginal basins, Scripps. Instn. Oceanogr.87 (14) (1987) 80 p.

[6] Falvey D.A., Pritchard T., Preliminary paleomagnetic results fromnorthern Papua New Guinea: evidence for large microplate rotations,Transactions of the 3rd Circum-Pacific Council for Energy and MineralResources Conference, Honolulu, 1985, pp. 593–599.

[7] Fouquet Y., von Stackelberg U., Charlou J.L., Erzinger J.,Herzg P.M., Mühe R., Wiedecke M., Metallogenesis in back-arc envi-ronments: the Lau Basin example, Econ. Geol. 88 (1993) 2154–2181.

[8] Francis G., Stratigraphy of Manus island, western New IrelandBasin, Papua New Guinea, in : Marlow M.S., Dafisman S.V., Exon N.F.(éds), Geology and offshore Resources of Pacific Islands Arcs, NewIreland and Manus Region, Papua New Guinea, C.-P.C.f.E.a.M.Resources, Earth Science Series, 9, 1988, pp. 31–40.

[9] Gamo T., Okamura K., Charlou J.L., Urabe T., Auzende J.M., etal., Acidic and sulfate-rich hydrothermal fluids from the Manus BackArc Basin, Papua New Guinea, Geology 25 (2) (1997) 139–142.

[10] Hashimoto J., Ohta S., Fiala-Médioni A., Auzende J.M., et al.,Hydrothermal vent communities in the Manus Basin, PNG: results ofBioAccess Cruises 96 and 98, InterRidge News 8 (2) (1999) 12–18.

[11] Lisitsin A.P., Crook K.A., Bogdanov Y.A., Zonenshain L.P., Mura-vyev K.G., Tuffar W., Gurvich Y.G., Gordeyev V.V., Ivanov G., A hydro-thermal field in the rift zone of the Manus Basin, Bismark Sea, Int.Geol. Rev. 35 (1993) 105–126.

[12] Martinez F., Taylor B., Fast backarc spreading, rifting and micro-plate rotation between transform faults in the Manus Basin, BismarckSea, in : Auzende J.M., Collot J.Y. (éds), Seafloor Mapping in the West,Southwest and South Pacific, 18, M.G. Res., Kluwer, Amsterdam, 1996,pp. 203–224.

[13] Stewart W.D., Sandy M.J., Geology of New Ireland and DjaulIslands, northeastern Papua New Guinea, in : Marlow M.S., Dafis-man S.V., Exon N.F. (éds), Geology and offshore resources of Pacificisland arcs, New Ireland and Manus region, Papua New Guinea, editedby Circum-Pacific Council for Energy and Mineral Resources, Earth Sci-ence Series, 9, 1988, pp. 13–30.

[14] Taylor B., Bismarck Sea: evolution of back-arc basin, Geology 7(1979) 171–174.

[15] Taylor B., Sinton J., Crook K.A.W., Party S., Extensional trans-form zone, sulfide chimneys and gastropode vent fauna in the Manusback-arc basin, EOS, Trans. Amer. Geophys. Union 68 (1986) 1476 p.

[16] Tufar W., Modern hydrothermal activity, formation of complexmassive sulfide deposits and associated vent communities in the Manusback-arc basin (Bismarck sea, Papua New Guinea), Mitt. österr. Geol.Ges. 82 (1986) 183–210.

Figure 4. Vue 3D de l’axe occidental Mata na Taru (« œil rouge » en language Tolai, PNG) et du volcan Mata na Kul (« œil du diable » enlanguage Tolai).

Figure 4. 3D view of the western axis Mata na Taru (‘red eye’ in Tolai language, PNG) and of the Mata na Kul volcano (‘devil’s eye’ in Tolailanguage).

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J.M. Auzende et al. / C. R. Acad. Sci. Paris, Sciences de la Terre et des planètes / Earth and Planetary Sciences 331 (2000) 119–126