Academic literature on the topic 'Géochimie des magmas'

This paper reviews new geochemical data obtained from Ordovician volcanics in the Ascot Complex of the Quebec Appalachians. The Ascot Complex is divided into three distinctive lithotectonic assemblages: the Sherbrooke, Eustis, and Stokes domains. The Sherbrooke Domain includes basalts, pyroclastic breccias, and felsic tuffs. The Eustis Domain is composed of volcanoclastic and pyroclastic rocks. The Stokes Domain is an assemblage of rhyolitic tuffs and basalts. The geochemical composition of the volcanics varies between basaltic and rhyolitic end members. Basaltic rocks are arc tholeiites (La/Yb = 0.5–2). Some basalts found in the Sherbrooke Domain show a composition very close to that of frontal-arc boninites (La/Yb = 1–2) and are depleted of rare-earth elements. Felsic rocks from the Sherbrooke Domain are poorer in light rare-earth elements (La/Yb = 0.5–0.7) than those from the Stokes Domain (La/Yb > 2). All of the felsic rocks are characterized by a negative Eu anomaly (Eu*/Eu = 1.3–3). The Stokes felsites are derived from an enriched magma contaminated by a continental crust component. The Sherbrooke Domain felsites are derived from a source impoverished in incompatible elements and enriched in high-partition-coefficient elements. Volcanic rocks from Sherbrooke and Eustis are thought to represent an incipient intra-oceanic arc. The rocks of the Stokes assemblage represent a more mature section of the same arc, explaining the contamination of generated magmas by continental crust components. The modern architecture of the Ascot Complex is essentially tectonic and may not correspond to the initial internal structure of this Ordovician arc. [Journal Translation]

Ever since the late 1960s when Warren Hamilton proposed that the great Cordilleran batholiths of the western Americas are the roots of volcanic arcs like the Andes and were generated by longstanding eastward subduction, most geologists have followed suit, despite the evergrowing recognition that many Cordilleran batholiths are complex, composite bodies that developed with intervals of intense shortening and exhumation between and during periods of magmatism. The Peninsular Ranges batholith of Southern and Baja California provides a superb place to unravel the complexities because there is a lot of data and because it is longitudinally composed of two parts: an older western portion of weakly to moderately deformed, low-grade volcanic and epizonal plutonic rocks ranging in age from ~128–100 Ma; and a more easterly sector of deformed amphibolite grade rocks cut by compositionally zoned, mesozonal plutonic complexes of the La Posta suite, emplaced from 99–86 Ma. While plutons of the La Posta suite are generally considered to be the product of continued eastward subduction, they are enigmatic, because they and their wall rocks were rapidly exhumed from as deep as 23 km and eroded during, and just after, their emplacement, unlike plutons in magmatic arcs, which are generally emplaced in zones of subsidence. Here we resolve the enigma with a model where westward-dipping subduction led to arc magmatism of the western sector, the Santiago Peak–Alisitos composite arc, during the period ~128–100 Ma. Arc magmatism shut down when the arc collided with a west-facing Early Cretaceous passive margin at about 100 Ma. During the collision the buoyancy contrast between the continental crust of the eastern block and its attached oceanic lithosphere led to failure of the subducting slab. The break-off allowed subjacent asthenosphere to upwell, adiabatically melt, and rise into the upper plate to create the large zoned tonalite–granodiorite–granite complexes of the La Posta suite. While compositionally similar to arc plutons in many respects, the examples from the Southern California and Baja segments of the batholith have geochemistry that indicates they were derived from partial melting of asthenosphere at deeper levels in the mantle than typical arc magmas, and within the garnet stability field. This is consistent with asthenosphere upwelling through the torn lower-plate slab. We identify kindred rocks with similar geological relations in other Cordilleran batholiths of the Americas, such as the Sierra Nevada, which lead us to suggest that slab failure magmatism is common, both spatially and temporally.SOMMAIREDepuis la fin des années 1960, Warren Hamilton a proposé que les grands batholites de la Cordillère de l'ouest des Amériques sont les racines d’arcs volcaniques andéens issus de la subduction vers l'est de longue durée, et depuis la plupart des géologues ont emboîté le pas, bien qu’un nombre croissant d’indications montrent que de nombreux batholites de la Cordillère sont des entités composites complexes qui se sont développés lors d’intervalles intenses de contraction et d’exhumation, durant et entre les périodes de magmatisme. Le batholite Peninsular Ranges du Sud de la Californie et de Baja California est un excellent endroit permettant de démêler les choses parce qu'il y a beaucoup de données et parce qu'il est composé longitudinalement de deux parties: une partie occidentale plus ancienne, faiblement à modérément déformée, de roches volcaniques de faible métamorphisme et de roches plutoniques épizonales âgées d’environ 128 Ma à 100 Ma; et, d’un segment plus à l'est de roches amphiboliques déformées recoupées par des roches de composition zonée des complexes mésozonaux plutoniques de la suite de la Posta, mises en place entre 99 Ma et 86 Ma. Bien que les plutons de la suite La Posta sont généralement considérés comme le produit d’une subduction soutenue vers l’est, ils posent problème, parce qu'avec leurs roches encaissantes, ils ont été rapidement exhumés de profondeurs aussi grandes que 23 km, et érodées durant et juste après leur mise en place, contrairement aux plutons des arcs magmatiques, qui sont généralement mis en place dans les zones de subsidence. Dans le présent article, nous proposons une solution à ce problème, avec un modèle de subduction vers l'ouest qui conduit à un magmatisme d'arc du secteur ouest, l'arc composite de Santiago Peak-Alisitos, durant la période d’environ 128 Ma à 100 Ma. Le magmatisme d’arc s’est arrêté lorsque l'arc est entré en collision avec une marge passive à pendage ouest du début du Crétacé, il y a environ 100 Ma. Lors de la collision, le contraste de flottabilité entre la croûte continentale du bloc de est et la lithosphère océanique qui y est rattachée a conduit à l'avortement de la plaque plongeante. La cassure a entrainé la remontée de l’asthénosphère sous-jacente, sa fusion adiabatique, et sa remontée dans la plaque supérieure pour former les grands complexes zonés de tonalite-granodiorite-granite de La Posta. Bien que de composition similaire aux plutons d'arc à bien des égards, les exemples des segments de batholites de Californie du Sud et de Baja ont une géochimie qui indique qu'ils proviennent de la fusion partielle de l’asthénosphère à des niveaux plus profonds dans le manteau que les magmas d'arc typiques, à l’intérieur du domaine de stabilité du grenat. Ce qui correspond à une remontée d’asthénosphère à travers une dalle de plaque inférieure cassée. Nous connaissons des roches semblables avec les relations géologiques similaires dans d'autres batholites de la Cordillère des Amériques, tel celles de la Sierra Nevada, ce qui nous amène à penser que le magmatisme de cassure de plaque est commun, tant spatialement et temporellement.

L'île de Fayal est composée de quatre unités volcano-structurales, le Galégo, le volcan central, le graben et les zones fissurales. Les trois premières d'entre elles se caractérisent chacune par une séquence pétrographique allant de basaltes alcalins porphyriques à plagioclase, à des trachytes. Les variations minéralogiques et géochimiques (majeurs et traces) sont cohérentes avec un modèle de différenciation par cristallisation fractionnée de plagioclase–salite–olivine–titanomagnétite–kaersutite–apatite, opérant à partir de liquides primaires de compositions voisines. Cependant, les benmoréïtes du volcan central, essentiellement post-caldeiriques, correspondent à des mélanges entre un magma basaltique d'origine profonde remonté à la faveur de l'ouverture du graben, et un magma déjà différencié situé dans la chambre magmatique. Les zones fissurales émettent exclusivement des basaltes alcalins et des hawaïtes porphyriques à olivine et clinopyroxène. Les variations des teneurs en Cr, Co, Ni, Sc, MgO et Al2O3 traduisent le fractionnement du couple olivine–clinopyroxène. Les variations du rapport La/Lu montrent que ces laves dérivent de liquides primaires ayant des teneurs en terres rares lourdes légèrement différentes et traduisant des proportions de grenat résiduel variables.Les liquides primaires de ces quatre unités proviennent d'une source mantélique géochimiquement homogène qui se distingue nettement de celles des autres îles. Il est probable que l'évolution volcanologique de Fayal soit étroitement gouvernée par le jeu de la fracture à composante distensive d'orientation N1 15°.

The dolerite dykes at the western end of Britanny (France), which is located on the North Atlantic margin, were emplaced in a NW–SE field of faults at the Trias–Lias time limit, between 210 and 195 Ma. These rocks are quartz tholeiites enriched in TiO2, with a trace element composition close to that of the Deccan basalts. The initial concentrations of Ba, K, and Rb, though slightly modified by the alteration, and of Nb seem to have been affected by crustal contamination during the magma transfer. These dykes are comparable, in age and composition, to the tholeiitic dykes exposed in the Iberian Peninsula, in the Moroccan Atlas and in the Northern Appalachians; they however have a different orientation. Furthermore, these various domains differ in their postintrusion history: the rifting leading to the opening of the Central Atlantic occurred soon after the intrusions of the dykes, whereas the opening of the North Atlantic began several tens of millions of years later, following the direction of the Armorican array of dykes. The study of the mode of emplacement of the intrusions shows evidence of two sets of dykes: "simple dikes", 5 to 10 m thick, resulting from a single magmatic injection and "multiple dykes", about 30 m thick, composed of five magmatic units that are individually 5 to 10 m wide. The western Armorican dyke field is the result of the intrusion of successive sets of dolerite having a uniform thickness and composition, suggesting a cyclic magmatic supply from homogeneous source. [Journal Translation]

In northwest Donegal, Ireland, a large number of coeval appinitic (hornblende-plagioclase-rich) plutons and lamprophyre dykes occur around the Ardara pluton, a granitic satellite body and one of the oldest phases of the ca. 428–400 Ma composite Donegal Batholith. The appinite units form a bimodal (mafic–felsic) suite in which hornblende is the dominant mafic mineral and typically occurs as large prismatic phenocrysts within a finer grained matrix. Lamprophyre dykes are mafic in composition with a geochemistry that is very similar to that of the mafic appinite bodies. Both mafic rocks are subalkalic, with calc-alkalic and tholeiitic tendencies, and show trace element abundances indicating that the mantle source was contaminated by subduction zone fluids. 40Ar/39Ar analysis of hornblende separated from two samples of appinite yield mid-Silurian (434.2 ± 2.1 Ma and 433.7 ± 5.5 Ma) cooling ages that are interpreted to closely date the time of intrusion. Hence, according to the available age data, the appinite bodies slightly predate, or were coeval with, the earliest phases of the Donegal Batholith. Sm–Nd isotopic analyses yield a range of initial εNd values (+3.1 to –4.8 at t = 435 Ma) that, together with trace element data, indicate that the appinitic magmas were likely derived from melting of metasomatized sub-continental lithospheric mantle and/or underplated mafic crust, with only limited crustal contamination during magma ascent. The appinitic intrusions are interpreted to have been emplaced along deep-seated crustal fractures that allowed for mafic and felsic magma to mingle. The magmas are thought to be the products of collisional asthenospheric upwelling associated with the closure of Iapetus and the ensuing Caledonian orogeny, either as a result of an orogen-wide delamination event or as a consequence of more localized slab break-off.RÉSUMÉDans le nord-ouest du Donegal, en Irlande, un grand nombre de plutons appinitiques (riches en hornblendes ou en plagioclases) et de dykes de lamprophyres contemporains se retrouvent autour du pluton d’Ardara, un corps satellite granitique et l’une des phases les plus anciennes du batholite composite de Donegal, âgé d’environ 428–400 Ma. Les unités de l’appinite forment une suite bimodale (mafique–felsique) dans laquelle la hornblende est le minéral mafique dominant et se présente généralement sous forme de grands phénocristaux prismatiques au sein d’une matrice à grains plus fins. Les dykes de lamprophyres ont une composition mafique dont la géochimie est très similaire à celle des corps d’appinite mafique. Les deux roches mafiques sont subalcaliques, avec des tendances calcoalcalines et tholéiitiques, et elles montrent des teneurs en éléments traces indiquant que la source du manteau a été contaminée par des fluides de zone de subduction. L'analyse 40Ar/39Ar des hornblendes provenant de deux échantillons d'appinite donne des âges de refroidissement du Silurien moyen (434,2 ± 2,1 Ma et 433,7 ± 5,5 Ma) qui sont interprétés comme étant proches de la date de l’intrusion. Par conséquent, selon les données d’âge disponibles, les corps d’appinite sont légèrement antérieurs ou contemporains des toutes premières phases du batholite de Donegal. Les analyses isotopiques Sm–Nd aboutissent à une gamme de valeurs εNd initiales (+3,1 à -4,8 à t = 435 Ma) qui, associées aux données des éléments traces, indiquent que les magmas appinitiques sont probablement dérivés de la fusion d'un manteau lithosphérique souscontinental métasomatisé et / ou d’une croûte mafique sousplaquée, avec une contamination crustale limitée lors de l'ascension du magma. Les intrusions appinitiques sont interprétées comme s'étant mises en place le long de fractures profondes de la croûte qui ont permis au magma mafique et au magma felsique de se mélanger. On pense que les magmas sont les produits de la remontée (upwelling) asthénosphérique collisionnelle associée à la fermeture de l’océan Iapetus et à l'orogenèse calédonienne qui s'ensuit, soit à la suite d'un délaminage à l'échelle de l'orogène, soit à la suite d'une rupture plus localisée de la plaque.

Le Massif de Guéret, localisé dans la partie NW du Massif Central français, est composé du complexe magmatique de Guéret qui peut être subdivisé en plus d’une vingtaine de massifs granitoïdes dont les mises en place s’étalent sur plus de 30 Ma (360-330 Ma). La genèse des premières venues en forme laccolithique trouve son origine dans un contexte d’effondrement de la chaîne Varisque. Avec un retard de 10 à 20 Ma, l’apport de chaleur des magmas mantelliques provoque la fusion de la croûte inférieure responsable des granitoïdes peralumineux du complexe magmatique de Guéret. Les prémices de cette tectonique en extension sont déjà enregistrés à 375 Ma lors de la mise en place des anatexites grenues à cordiérites (aubussonites). Ce contexte extensif généralisé est contemporain des grands cisaillements dextres, orientés N110/120, dont les déplacements majeurs sont réalisés avant 355 Ma lors de la mise en place des venues non déformées du complexe magmatique de Guéret. Après 355 Ma, les intrusions peralumineuses de ce complexe enregistrent un contexte en raccourcissement NS. Les intrusions syntectoniques de la chaîne de la Marche et du nord Millevaches enregistrent principalement une déformation coaxiale. Le Sillon Houiller N20 joue probablement avec un jeu conjugué senestre par rapport aux failles dextres N150/160 du Système Faillé de la Creuse. Enfin, un climat tectonique avec un champ de déformation superposée (extension syn-convergent) permet de rendre compte des régimes de déformation décrochant et normal enregistrés par les magmas syntectoniques mis en place entre 340 et 335 Ma
The Guéret Massif, located in the north western part of the French Massif Central, exhibits a magmatic complex characterised by several distinct granitoid massifs emplaced between 360 and 330 Ma. The genesis of the earliest flat bodies can be explained by the bulk collapse of the Variscan chain responsible for lithospheric mantle melting which enhanced calc-alkaline magmatism. With a delay of 10 to 20 Ma, this magmatism heat supply triggered a melting of the lower crust responsible for the peraluminous granitoid of the Guéret magmatic complex. At 375 Ma, the inception of this extensional tectonic setting is recorded by the emplacement of cordierite-bearing anatexites (aubussonites) which act as a magmatic melt. The extensional setting is related to a Famenno-Tournaisian dextral shear in the Variscan belt. Displacement along the dextral N110/120 high strain zones is achieved before 355 Ma when the undeformed plutons intruded the Guéret magmatic complex. After 355 Ma, peraluminous intrusions recorded a N-S shortening and major horizontal dextral displacements occurred along N150/160 faults which crosscut the previous N110/120 trending faults. The syn-tectonic intrusions in the Marche and the Millevaches Massif recorded a coaxial deformation along the N110/120 faults. The sinistral sense of shear of the N20 Sillon Houiller is broadly coeval with the dextral sense of shear of the N150/160 Creuse Fault System. Finally, a syn-convergent extension related to the partitioning of the deformation accounts for the synchronous normal and wrench strain regime recorded by synkinematic magmatic intrusions emplaced from 340 Ma to 335 Ma

Malgré l’homogénéité isotopique des laves de La Réunion, une certaine diversité des produits est observée sur les deux principaux volcans de l’île, le Piton des Neiges et le Piton de la Fournaise, d’un point de vue pétrographique et chimique. En effet, si la majorité des laves émises sont des basaltes transitionnels dont l’évolution est principalement contrôlée par la précipitation et/ou l’accumulation d’olivine, certaines laves plus ou moins anciennes montrent des caractéristiques pétrologiques et géochimiques particulières, qui témoignent de conditions magmatiques variées et de systèmes de stockage et transfert relativement complexes. C’est le cas des « Basaltes Porphyriques à Plagioclase », des basaltes des cônes excentriques dits « adventifs » et de ceux du cratère Hudson (éruption de 1998), sur lesquels portent les travaux de cette thèse. L’étude pétro-géochimique des laves est couplée à celle des inclusions magmatiques des minéraux, naturellement vitreuses ou homogénéisées par chauffage expérimental, afin de caractériser l’origine des magmas et les processus responsables de leur évolution, en contexte de point chaud océanique. Les rapports d’éléments en traces incompatibles des inclusions magmatiques piégées dans les olivines précoces (Fo > 85) des cônes adventifs sont utilisés pour identifier la nature de la source du panache mantellique de La Réunion. Les résultats suggèrent que les magmas des cônes adventifs ont une origine chimiquement comparable à celle de l’ensemble des laves réunionnaises, intermédiaire entre un domaine mantellique relativement primitif et un domaine légèrement appauvri, presque non-affecté par les processus de recyclage. De faibles degrés de fusion partielle de cette source génèrent les concentrations enrichies en éléments en traces des inclusions magmatiques. Les Basaltes Porphyriques à Plagioclases, pouvant contenir jusqu’à 35 % de plagioclases millimétriques, ont été émis sur les deux volcans. Les compositions des inclusions magmatiques des macrocristaux de plagioclase (An 84.2-71.7 ) et les observations texturales des cristaux mettent en évidence leur caractère hérité. Les magmas parentaux des cristaux évoluent essentiellement par cristallisation de clinopyroxène et de plagioclase. Les contrastes de densité entre les phases permettent la ségrégation des plagioclases par flottaison, et leur accumulation au toit de la chambre. Les Basaltes Porphyriques à Plagioclase sont formés par la remobilisation de ces zones d’accumulation riches en plagioclase lors de l’arrivée d’un nouveau magma. Les périodes très spécifiques d’éruption de ces basaltes correspondraient à une diminution du flux magmatique dans la croissance des volcans, favorisant la cristallisation de plagioclase. Les textures des laves des cônes adventifs et du cratère Hudson, ainsi que les inclusions magmatiques des olivines de ces laves témoignent d’une histoire complexe des cristaux, et de l’importance des processus de recyclage dans le système d’alimentation magmatique du Piton de la Fournaise. Les olivines sont nettement plus magnésiennes (Fo > 85) que celles des laves historiques. Les compositions chimiques des laves montrent que la majeure partie correspond à des basaltes légèrement alcalins, appelés « Mid-Alkaline Basalts », qui sont appauvris en CaO mais enrichis en éléments compatibles et incompatibles. Les compositions isotopiques et en éléments en traces leurs suggèrent une origine commune avec celle des laves historiques, bien que le taux de fusion partielle à l’origine des « Mid-Alkaline Basalts » soit plus faible. Un fractionnement profond de clinopyroxène et de plagioclase expliquerait leur formation. L’ensemble de ces résultats suggère que du magma d’origine profonde peut remonter directement, sans passer par le système central du volcan
Despite the isotopic homogeneity of the La Réunion lavas, a petrographic and chemical diversity is observed in the products of the two main volcanoes of the island, le Piton des Neiges and le Piton de la Fournaise. Although the majority of the lavas are transitional basalts which are mainly controlled by olivine fractionation and/or accumulation, some relatively old lavas show petrological and geochemical characteristics that reflect various and relatively complex magmatic conditions, as well as storage and plumbing systems. This is for instance the case of the Plagioclase Ultraphyric-Basalts, basalts from the eccentric ‘adventive’ cones and from the Hudson crater (1998 eruption), on which this works deals with. The petro-geochemical study of the lavas is coupled with the investigation of naturally vitreous or experimentally quenched mineral-hosted melt inclusions, in order to characterize the origin of the magmas and their evolution processes in an oceanic hotspot context. The incompatible trace element ratios of the melt inclusions trapped within early-formed olivine crystals (Fo > 85) from the adventive cones are used to identify the nature of the La Réunion mantle plume source. The results suggest that magmas of the adventive cones originate from chemical source comparable to that of all the La Réunion lavas. This source is intermediate between a primitive-like mantle domain and a depleted one, almost unaffected by recycling processes. Small degrees of melting of this source can explain the enriched trace element concentrations of the melt inclusions. Plagioclase-bearing ultraphyric basalts, which can have up to 35 % millimetre-sized plagioclase crystals, were erupted during some stages of building of the two volcanoes. The compositions of the melt inclusions hosted in the plagioclase macrocrystals (An 84.2-71.7 ) and textural observations of the crystals highlight their inherited character. The parental melts of the crystals mainly evolve by clinopyroxene and plagioclase crystallization. Density contrasts between the phases allow plagioclase segregation by flotation and their accumulation at the top of the chamber. The Plagioclase Ultraphyric-Basalts are derived from the remobilization of this plagioclase-rich accumulation zones, upon input of a new batch of magma. The specific eruption periods of these basalts would correspond to decreases in the magma supply, which promoted plagioclase crystallization. Lava textures of the adventive cones and Hudson crater and their olivine-hosted melt inclusions reflect a complex history of the crystals, and the role of recycling processes in the magma feeding system of the Piton de la Fournaise volcano. The olivine crystals are clearly more magnesian (Fo > 85) than those found in the historical lava ones. The chemical compositions of the lavas show that they correspond for the most part to slightly alkaline basalts, called “Mid-Alkaline Basalts”, which are depleted in CaO and enriched in compatible and incompatible elements. Isotopic and trace element compositions suggest that they have a common origin with the historical lavas, but partial melting degrees are lower for the “Mid-Alkaline Basalts”. Clinopyroxene and plagioclase deep fractionation would explain their formation. All the results suggest that the ascent of deep-seated magma clearly could bypass the central volcanic system

L'existence d'un point chaud localisé en Afar est confirmée. Principalement deux composants mantelliques interviennent dans la genèse des laves du Sud de la Mer Rouge et d'Afar: un manteau appauvri en LREE et une source présentant des caractéristiques du pôle HIMU. Certains basaltes des plateaux éthiopiens et d'Afar (en particulier ceux émis avant l'ouverture du Golfe de Tadjoura) sont contaminés par la croûte continentale. Les résultats analytiques présentés ici, suggèrent que certains basaltes djiboutiens récents et des laves acides d'Afar sont contaminés par des gabbros hydrothermalisés. A aucun moment ne sont émis de façon massive des basaltes aux caractéristiques attribuables au manteau lithosphérique. Les basaltes d'Arabie ne peuvent pas être intégrés de façon simple au modèle de point chaud unique associé à l'ouverture de la Mer Rouge. L'existence d'un autre point chaud localisé au Nord de Djeddah est une hypothèse à envisager.

Les cactéristiques chimiques et isotopiques du volcanisme basique du NE de l'Afrique démontrent qu'un point chaud localisé en Afar est associé à l'ouverture de la mer Rouge et du Golfe d'Aden. Principalement deux composants mantéliens interviennent dans la génèse des laves du sud de la Mer Rouge et d'Afar : un manteau appauvri en LREE et une source présentant des caractéristiques du pôle HIMU. A aucun moment ne sont émis de façon massive des basaltes aux caractéristiques attribuables au manteau lithosphérique. Certains basaltes émis en Ethiopie et avant l'ouverture du Golfe de Tadjoura sont contaminés par la croûte continentale. Les résultats analytiques suggèrent que certains basaltes djiboutiens et des laves acides d'Afar ont assimilé des gabbros hydrothermalisés. Les basaltes d'Arabie ne peuvent pas être intégrés de façon simple au modèle de Point Chaud unique associé à l'ouverture de la Mer Rouge. L'existence d'un autre Point Chaud localisé au Nord de Djeddah est une hypothèse à envisager

L'ophiolite d'Oman permet d'observer les roches mantelliques inaccessibles aux dorsales. Avec cinq diapirs à l'axe (dont Maqsad) et un diapir hors-axe (Mansah), elle permet d'étudier les processus magmatiques en jeu dans les diapirs au niveau de la Zone de Transition au Moho, qui est différente entre les deux types de diapirs avec hors-axe des pyroxénites dans la dunite à la place de gabbros lités à l'axe. Le diapir de Mansah est entouré d'intrusions gabbroïques dans le manteau et la croûte. Les roches hors-axe ont des valeurs d'εNd plus faibles que celles à l'axe qui ont des compositions similaires aux MORB, suggérant une source des liquides plus riche en veines de pyroxénite hors-axe. Les εNd montrent aussi que les pyroxénites et les intrusions gabbroïques sont une suite magmatique. L'abondance de clinopyroxenes hors-axe provient de la réaction entre des liquides provenant de la fusion de veines de pyroxénites avec la harzburgite appauvrie de la lithosphère, ce qui donne à ces clinopyroxènes des compositions appauvries en éléments traces. La présence d'eau provenant de la lithosphère hydratée favorise la cristallisation de ces clinopyroxènes à la place du plagioclase qui doit normalement apparaître à cette profondeur dans la MTZ, ce qui est le cas à l'axe. Le diapir hors-axe pourrait fournir une analogie aux seamounts que l'on trouve actuellement à proximité des dorsales rapides et faire la lumière sur les interactions entre la lithosphère appauvrie et le matériel ascendant hors-axe, ainsi que sur les structures internes de ces seamounts. Ce travail offre des évidences probantes pour l'existence de veines de pyroxénites dans le manteau asthénosphérique sous les dorsales
The Oman ophiolite offers the possibility to study mantle rocks which are inaccessible at mid-ocean ridges. The presence of five on-axis diapirs and an off-axis diapir allows comparison of magmatic processes occurring in these different settings. The Moho Transition Zone is dominated by dunite in both cases, but off-axis includes massive pyroxenites instead of layered gabbro. The off-axis diapir is surrounded by gabbroic intrusions in the crust and mantle, which are not found elsewhere in the ophiolite. While the on-axis samples have εNd values similar to those of MORB, all of the off-axis rocks have less radiogenic Nd suggesting a larger contribution from melting of pyroxenite veins in the off-axis source. The abundance of clinopyroxene in the off-axis MTZ results from the reaction between the pyroxenite-derived melts and the depleted harzburgite of the lithosphere, which explains the highly depleted incompatible trace element compositions of the clinopyroxenes. The presence of water from the hydrated lithosphere favors the crystallization of clinopyroxene instead of plagioclase, which should normally appear at this depth in the MTZ, as is the case on-axis. The gabbroic intrusions in the mantle and crust surrounding the off-axis diapir crystallized from the residual magma produced by the interaction between the pyroxenite-derived melts and the harzburgite. The off-axis diapir could be viewed as an analog to seamounts currently found near fast-spreading ridges, and could provide information on their internal structure. More generally, this study provides compelling evidence for the existence of pyroxenite veins in the asthenospheric mantle beneath mid-ocean ridges

Les carbonatites et les roches magmatiques alcalines constituent une faible fraction du magmatisme terrestre et sont essentiellement produits en contexte intraplaque. Ces magmas sont particulièrement riches en éléments volatils (dioxyde de carbone, halogènes et eau) et présentent aussi des fortes concentrations en métaux rares (REE, Hf, Zr, Nb, Ta). Les gisements associés à ces roches magmatiques sont souvent affectés par des stades hydrothermaux tardifs brouillant les relations entre les processus magmatiques à l’origine de la formation de ces magmas (immiscibilité, différenciation, cristallisation fractionnée) et cet enrichissement métaux et en constituants volatils. Des expériences haute pression et haute température ont été réalisées afin d’évaluer le comportement des métaux rares pendant la différenciation de ces magmas. Ces expériences adressent le comportement des métaux rares pendant les processus d’immiscibilité entre liquides silicatés et liquides carbonatés et pendant la cristallisation de ces magmas. Les conditions optimales d’enrichissement en REE des liquides carbonatés au cours de la différenciation des magmas alcalins sont identifiées : les liquides carbonatés les plus enrichis sont formés par immiscibilité avec des liquides silicatés très différenciés et polymérisés de type phonolite/phono-trachyte. Un modèle d’enrichissement en REE des liquides carbonatés basé sur la composition des liquides silicatés est proposé et permet d’identifier i) le potentiel en REE des carbonatites pouvant être formées par immiscibilité avec des magmas alcalins, et ii) le stade de genèse par immiscibilité des carbonatites tout au long de la différenciation alcaline. De plus, le degré de différenciation et de polymérisation des liquides silicatés joue également un rôle sur l’enrichissement en métaux rares des cristaux (clinopyroxène, grenat, titanite, calcite et apatite) : les métaux rares sont plus concentrés dans les minéraux coexistant avec des liquides silicatés plus différenciés et polymérisés. Ceci implique que les liquides silicatés alcalins tendent à s’appauvrir en REE au cours de la différenciation, en comparaison aux liquides carbonatés et aux cristaux
Carbonatites and alkaline magmatic rocks occur in intraplate context and constitute a small fraction of the earth magmatism. Those magmas are particularly enriched in volatiles (carbon dioxide, halogens, water) and also in rare metals (REE, Hf, Zr, Ta, Nb). The associated deposits are often affected by hydrothermal and supergen processes which erase any relation to the magmatic processes at the origin of these magmas (immiscibility, differentiation, fractional crystallization) and responsible of the rare metal and volatile enrichments.High pressure and high temperature experiments have been performed to characterize the behavior of rare metals during both magma differentiation. These experiments simulate the immiscibility between carbonate and alkaline silica-undersaturated melts, during the crystallization of the magma.The optimum of carbonate melt REE enrichments across alkaline magma differentiation course is identified : carbonate melts immiscible with highly differentiated and polymerised silicate melts of phonolitic/phono-trachytic compositions are the REE richest. A modelling of carbonate melts REE enrichment based on the silicate melt composition is suggested, to identify the REE potential of carbonatites which may be immiscible with an alkaline magmatic rock, or to identify at which differentiation stage the immiscibility has occurred. Moreover, the silicate melt degree of differentiation and polymerisation has also an impact on crystal rare metal enrichments : crystals which coexist with highly differentiated and polymerized silicate melts are highly enriched in rare metals. This implies that silicate melts become depleted in REE across the differentiation compare to crystals and carbonate melts

L'approche principalement géochimique menée (éléments majeurs et en trace, 87Sr/86Sr, 143Nd/144Nd, etdelta 18O) a montré que : tout au long de l'histoire de l'Islande, le gradiant géothermique résultant de l'interaction ride-panache mantellique favorise la genèse des magmas acide par fusion partielle de la croûte métabasaltique au centre de l'île et par cristallisation fractionnée en périphérie. En se basant sur le point précédent et des échantillons datés, un modèle d'évolution géodynamique de l'Islande a pu être établit afin de rendre compte de la largeur anormalement élevée de l'île. La comparaison des roches acides (roches "continentales") émises en Islande, à Hawaï et à Kerguelen, avec celles de la croûte continentale primitive (TTG) a montré que les plateaux océaniques n'ont pas été un environnement favorable lors de la genèse de la croûte primitive.

Le soubassement volcanique d'Eiao (archipel des Marquises) et de Mururoa (archipel des Tuamotu) est connu grâce à des forages profonds effectués par le CEA. Les laves de l'île d'Eiao montrent une grande diversité pétrologique et géochimique, tant au niveau des basaltes qu'au niveau des laves intermédiaires et différenciées, ce qui se traduit en particulier par la variabilité des rapports isotopiques et des rapports d'élements en trace incompatibles. Un modèle de génèse et d'évolution des magmas est présenté : la fusion partielle à taux variable d'une source hétérogène donne naissance à plusieurs types de magmas basaltiques. L'un d'entre eux (les basaltes alcalins) évolue par un processus de cristallisation fractionnée couplé à un enrichissement sélectif au niveau des laves intermédiaires. Au contraire l'atoll de Mururoa se caracterise par la relative homogénéité géochimique des laves basaltiques. Un processus de différenciation par cristallisation fractionnée simple est à l'origine de la série magmatique dont les termes les plus évolues sont des trachytes comenditiques. Quelques données géochimiques, ainsi qu'une interprétation préliminaire, portant sur les basaltes des Gambier (archipel des Tuamotu) sont aussi présentées.

Dans le cadre de cette thèse, nous avons cherché à mieux comprendre les processus de dégazage magmatique et les dynamismes éruptifs associés, à travers l'étude des roches totales et surtout celle, systématique, des inclusions vitreuses piégées par les olivines des produits explosifs de l'Etna. L'étude a porté plus particulièrement sur les basaltes et trachybasaltes émis lors des éruptions de flanc de 2001 et de 2002-2003, indépendantes des conduits centraux, et lors de trois épisodes de fontaines de lave au cratère Sud-Est, en 2000.
Nous avons constitué une base de données complète sur les éléments majeurs et les constituants volatils dissous (H2O, CO2, S, Cl et F) dans les magmas de l'Etna. Nous apportons des données nouvelles sur l'abondance en éléments volatils dissous (4%, dont une teneur en eau ~3,4%) dans le magma basaltique le plus primitif émis à l'Etna depuis 240 ans, et terme parental des trachybasaltes qui alimentent les éruptions actuelles du volcan. Nous proposons que l'évolution géochimique des magmas étnéens depuis 30 ans, résulte d'un mélange entre ce nouveau magma potassique et un terme trachybasaltique, mis en place dans les conduits avant les années 1970. L'analyse isotopique de l'eau et du soufre dissous dans les inclusions les plus primitives (delta(D) entre -120 et -90; ‰ ; delta(34S) = +2,4±0,4 ‰) conforte l'idée d'une source mantellique, de type OIB, peu affectée par la subduction ionienne toute proche, à l'encontre de certaines hypothèses préalablement formulées.
La détermination du CO2 et de l'eau dans les inclusions nous a permis (i) de contraindre les pressions de piégeage des liquides et d'exsolution du soufre, du chlore et du fluor, (ii) d'évaluer les profondeurs de transfert et de stockage du magma, (iii) de proposer un modèle d'évolution des rapports S/Cl et Cl/F dans la phase gazeuse dissoute et exsolvée en fonction de la pression, dans le cas des éruptions latérales et sommitales, et (iv) d'individualiser le rôle du globule de sulfure présent dans les magmas résidant superficiellement dans les conduits centraux.
Nous proposons ainsi que les éruptions de flanc en 2001 et 2002 résultent de la remontée et du dégazage, en système fermé, du magma basaltique à trachybasaltique, coexistant avec une phase gazeuse déjà exsolvée. Le magma le plus primitif, remonte d'une profondeur >10 km (sous le niveau de la mer), et est extrudé lors des fontaines de laves. Le plus gros volume de laves produit dérive du transfert du magma trachybasaltique, légèrement plus différencié et stocké à 5±1 km. Lors de son stockage temporaire, ce magma s'appauvrit en eau, en se rééquilibrant avec une phase gazeuse riche en CO2, d'origine profonde. La déshydratation partielle d'un magma, stocké dans les conduits, en relation avec un flux de gaz persistant, riche en CO2, est probablement un processus fréquent à l'Etna et dans d'autres volcans basaltiques.
L'évolution modélisée des rapports S/Cl et Cl/F dans la phase gazeuse confirme un dégazage dominant en système fermé en 2001 et 2002. Les valeurs calculées des rapports molaires S/Cl des gaz à la surface de 5,4 à 3,7 et Cl/F de ~2, dépendent de la cinétique de dégazage syn-éruptif du chlore, et sont en parfait accord avec les mesures in situ effectuées par télédétection, au cours de la même période éruptive. Toute ségrégation de bulles de gaz en profondeur se traduit par des rapports S/Cl plus élevés dans la phase gazeuse. Ceci est également vérifié par la modélisation en système fermé du dégazage du magma stagnant superficiellement dans les conduits centraux et saturé vis-à-vis du globule de sulfure. La modélisation en pression de l'évolution de ce rapport permet donc de contraindre les profondeurs d'accumulation et de transfert différentiel des bulles. La valeur des rapports S/Cl et Cl/F dans les gaz ainsi que la nature des produits solides associés apportent de fortes contraintes sur les mécanismes à l'origine des fontaines de laves.
Enfin, l'activité de dégazage persistant aux cratères, impliquant une convection efficace dans les conduits, suggèrerait la remontée de magma riche en éléments volatils jusqu'à de faibles profondeurs (≤ 1 km sous les cratères), et le recyclage du magma dégazé, afin d'alimenter les flux gazeux excédentaires.
Notre modélisation offre ainsi un cadre général d'interprétation de la composition des émissions gazeuses, et contribue à une meilleure compréhension des processus de dégazage des magmas basaltiques, riches en éléments volatils, à l'Etna.