Pétrogenèse des MORB en contexte de dorsale ultralente : exemple de la dorsale Sud-Ouest Indienne entre 61°-67°

MORB petrogenesis in the context of an ultralent ridge: example of the South-West Indian ridge between 61 ° -67 °

• Auteur / Autrice : Marine Paquet
• Direction : Mathilde Cannat, Manuel Moreira
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l'environnement.Géochimie
• Date : Soutenance en 2016
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Isotopes

Pétrogenèse

Dorsales océaniques -- Indien, Océan

Mots clés libres

Dorsale ultralente

Pétrogenèse des MORB

Résumé

La partie orientale de la dorsale Sud-Ouest Indienne (61°-67°E) est un extrême du système mondial des rides océaniques de par son très faible apport magmatique, ce qui en fait un bon laboratoire pour étudier l'effet des interactions magma-manteau sur la composition des basaltes éruptés : pour un volume donné de liquide basaltique érupté, le volume de manteau réagi est potentiellement plus élevé qu'au niveau de dorsales plus magmatiques. Nous avons analysé les compositions en éléments majeurs et traces, et les compositions isotopiques de trois groupes de roches : une suite gabbroïque, composée de roches ultramafiques à plagioclase, de gabbros et gabbros à olivine et de gabbros à oxydes dragués dans des couloirs d'accrétion quasi-amagmatique ; des basaltes provenant d'épanchements volcaniques épars dans ces couloirs (« ultramafic seafloor basalts ») ; et des basaltes provenant des domaines plus volcaniques qui séparent les couloirs d'accrétion quasi-amagmatique (« volcanic seafloor basalts »). Les basaltes de plancher ultramafique ont des teneurs en CaO et A1203 plus faibles à MgO donné que la plupart des basaltes de plancher volcanique. Les basaltes de plancher volcanique et ultramafique ont des compositions isotopiques et en éléments traces similaires, à l'axe de la dorsale ou hors-axe. Ces deux types de basaltes semblent dériver d'un même manteau source, isotopiquement homogène depuis 8. 8 Ma. Nous proposons que ces deux groupes de basaltes soient issus de liquides parents similaires, mais que les basaltes de plancher ultramafique soient plus affectés par les réactions entre ces liquides parents et les roches mantelliques dans la lithosphère sous la dorsale. Nous en déduisons que ces réactions se produisent dans les parois des conduits qui permettent aux liquides agrégés extraits de la zone de fusion du manteau pour traverser la lithosphère axiale et atteindre les sites éruptifs. Le principal effet de ces réactions magma-manteau est d'enrichir les liquides asthénosphériques en MgO par dissolution de l'olivine. Dans les régions plus magmatiques des dorsales lentes, cet effet devrait être moins perceptible, mais pourrait tout de même jouer un rôle dans la pétrogenèse des basaltes. Après un épisode de cristallisation fractionnée modérée qui cristallisent des gabbros, les liquides ayant réagi peuvent êtres soit transportés vers les sites éruptifs sur le plancher océanique, soit restés piégés dans le manteau où ils poursuivent leur évolution par cristallisation de gabbros à oxydes. Les gabbros à oxydes forment des intrusions ou des filons dans la péridotite. La composition des minéraux de ces gabbros à oxydes ne peut pas être reproduite par un modèle de pure cristallisation fractionnée, ce qui suggère l'intervention de processus de réaction, entre magma et roches gabbroïques déjà cristallisées, et entre magma et roches mantelliques encaissantes.

The easternmost part of the Southwest Indian Ridge (61°-67°E) is an end-member of the global ridge system in terms of very low magma supply. As such, it is a good laboratory to investigate the effect of melt-mantle interactions on the composition of erupted basalts: for a given volume of erupted basaltic melt, the volume of reacted mantle is potentially greater than at more magmatically robust ridges. We analyzed major, trace element and isotopic compositions in three groups of rocks : plagioclase-bearing ultramafic and gabbroic rocks dredged in nearly amagmatic spreading corridors; basalts from the sparse volcanic cover of these corridors ("ultramafic seafloor basalts"); and basalts dredged from the intervening, more volcanically active domains ("volcanic seafloor basalts"). Ultramafic seafloor basalts have significantly lower CaO and A1203 contents at a given MgO than most volcanic seafloor basalts. We observe no systematic isotopic or trace element variations between ultramafic and volcanic seafloor basalts, on- and off-axis. This suggests that these two types of basalts are derived from the same mantle source, which appears to be isotopically homogeneous for the past 8. 8 Myrs. We propose that both types of basalts are derived from similar parental melts, but that the ultramafic seafloor basalts are more affected by reactions between these parent melts and the mantle rocks in the lithosphere below the ridge. We infer that these reactions occur in the walls of conduits that allow the aggregated melts extracted from the melting mantle to rise through the axial lithosphere and to the eruption sites. The principal effect of these reactions is to enrich the asthenospheric melts in MgO through olivine dissolution. This effect is not expected to be as noticeable, but could still play a role in basait petrogenesis at more magmatic regions of the global slow-spreading MOR system. Alter moderate fractional crystallization that forms gabbros, reacted liquids can rise to the eruption sites, or be trapped in the lithosphere where they fractionate oxide gabbros. Oxide gabbros occur as intrusions or dikes in the peridotites. The minerai compositions of these oxide gabbros cannot be reproduce by a simple fractional crystallization model, suggesting reaction processes between the evolved melt and previously fractionated gabbroic rocks, and between the evolved melt and mantle host rocks.