Genèse de magmas riches en calcium dans les zones de subduction et sous les rides médio-océaniques : approche expérimentale. - Université Clermont Auvergne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2004

Genesis of ultracalcic magmas in subduction zones and mid-ocean ridges settings: an experimental approach.

Genèse de magmas riches en calcium dans les zones de subduction et sous les rides médio-océaniques : approche expérimentale.

Etienne Médard

Résumé

CaO-rich, Al2O3-poor ultracalcic primitive melts occur in all geodynamic environments. Some of them do not present a "garnet signature" and should originate at P < 3 GPa. They are subdivided into a "nepheline-normative” alkaline-rich, silica-poor group uniquely found in arcs and in "hypersthene-normative” melts associated with tholeiitic basalts (MORB, OIT, IAT). The high CaO contents (to 19.0 wt%) and CaO/Al2O3 ratios (to 1.8) exclude an origin from fertile lherzolites. Experimental investigation of the liquidus of a hypersthene-normative and a nepheline-normative ultracalcic melt results in olivine+clinopyroxene saturation at distinct pressure-temperature conditions. Our results in combination with melting experiments from the literature suggest that hypersthene-normative melts result from melting of a refractory olivine+clinopyroxene±orthopyroxene source (either refractory lherzolite or cumulate wehrlite) in the upper mantle and their presence indicate elevated (~1400 °C) mantle temperatures. Contrasting, nepheline-normative ultracalcic melts form from crustal wehrlitic sources at lower temperatures (~1200 °C). To account for the high alkaline and low silica contents, and the relatively low temperatures, source wehrlites must have contained amphibole. Melting experiments on amphibole-wehrlites that frequently occurs at the base of the arc crust show that melts are controlled by pargasitic amphibole breakdown, are strongly nepheline-normative and become ultracalcic with increasing melt fraction, with strong compositional similarities to natural nepheline-normative ultracalcic melts. Such melts should thus originate by melting according to amphibole+clinopyroxene = melt+olivine in the arc crust at temperatures near 1200 °C. They reflect interactions between high-Mg basalts and crustal amphibole-bearing cumulates that are likely to melt during intrusion of hot high-Mg basalts, due to the characteristically low melting temperature of amphibole (~1100 °C).
Des liquides ultracalciques primitifs (riches en CaO, pauvres en Al2O3) ont été observés dans la plupart des contextes géodynamiques. Les liquides ultracalciques à néphéline normative (uniquement observés dans les arcs) et les liquides ultracalciques à hypersthène normatif (associés à des basaltes tholeiitiques) ne présentent pas de "signature du grenat" et sont donc générés à P < 3 GPa. Les teneurs élevées en CaO jusqu'à 19,0 %) et les rapports CaO/Al2O3 élevés (jusqu'à 1,8) ne peuvent pas être obtenus par fusion de lherzolites fertiles. L'étude des relations de phases au liquidus de deux liquides ultracalciques (à néphéline et à hypersthène normatifs) montre qu'ils sont en équilibre avec olivine et clinopyroxène pour des conditions P/T très différentes. La comparaison de nos résultats et d'expériences de fusion publiées indique que les liquides à hypersthène normatif proviennent de la fusion d'une source réfractaire à olivine+clinopyroxène±orthopyroxène (lherzolite réfractaire ou cumulat wehrlitique) dans le manteau supérieur. Leur présence traduit des températures très élevées (~1400 °C). Les liquides ultracalciques à néphéline normative résultent de la fusion de wehrlites crustales pour des températures plus basses (1200 °C). Des expériences de fusion de wehrlites à amphibole (fréquemment observées en base de croûte d'arc) montrent que la composition des liquides est contrôlée par la déstabilisation de l'amphibole ; ils sont à néphéline normative et deviennent ultracalciques par augmentation du taux de fusion. Ces liquides sont très similaires aux liquides ultracalciques à néphéline normative naturels, qui sont probablement produits selon la réaction amphibole+clinopyroxène = liquide+olivine. La présence d'amphibole permet d'expliquer les teneurs élevées en alcalins et faibles en silice et les faibles températures de fusion. Ces liquides sont des témoins des interactions entre les basaltes magnésiens d'arc et les cumulats crustaux à amphibole.
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Dates et versions

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  • HAL Id : tel-00077726 , version 1

Citer

Etienne Médard. Genèse de magmas riches en calcium dans les zones de subduction et sous les rides médio-océaniques : approche expérimentale.. Géologie appliquée. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00077726⟩
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