Etude isotopique (carbone, oxygene) et microthermometrique (inclusions fluides et vitreuses) des magmas alcalins et carbonatitiques du rift est africain et de la presqu'ile de kola

Isotopic (carbon and oxygen) and microthermometric (fluid and melt inclusions) studies of alkaline and carbonatitic magmas from east african rift and kola peninsula

• Auteur / Autrice : DRISS LOVARADI
• Direction : Françoise Pineau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

Ce travail regroupe une etude microthermometrique (inclusions fluides et vitreuses) et une etude isotopique (c, o) des laves sous-saturees en silice (nyiragongo, zaire) et des magmas alcalins et carbonatitiques du rift est africain, de la presqu'ile de kola et le montana. Il a pour ambition d'etudier la petrogenese de ces magmas et de suivre l'evolution isotopique des phases carbonees (liquides carbonatitiques, co#2, carbone dissous) qui leur sont associees, dans la croute. I- le nyiragongo- les donnees thermobarometriques et chimiques des inclusions fluides et vitreuses nous ont permis de construire un modele de stockage et de differenciation des laves du nyiragongo dans la croute: le magma parental des laves du nyiragongo (=melilitite a olivine) resulte de la fusion partielle du manteau, entre 60 et 80 km de profondeur. Dans un premier temps, ce magma sera stocke au niveau de l'interface croute-manteau (23-35 km), avant de remonter en surface. Une sedimentation d'olivine entre 18 et 23 km de profondeur, un fractionnement de pyroxenes et d'olivines dans une chambre magmatique situee a 14 km de profondeur ainsi qu'une flottation de feldspathoides et de globules immiscibles de carbonates dans une chambre magmatique situee a un 1 km de profondeur, sont a l'origine de la variete des laves observees au niveau du cone principal et des cones adventifs: picrites, nephelinites et melilitites carbonatees, nephelinites glomerophyriques. L'evolution des magmas, par cristallisation fractionnee a differentes profondeurs, est enregistree par les compositions chimiques des inclusions vitreuses. Les teneurs en alcalins, en mgo et en cao de ces inclusions vitreuses sont remarquablement correlees aux profondeurs et aux temperatures de piegeage de ces dernieres. Les compositions isotopiques d'oxygene des melilitites, de type morb (5. 5 0. 3), montrent que l'assimilation des roches crustales par ces laves n'a joue qu'un role mineur dans leur genese. Les tf des inclusions fluides ( -5. 6. 6c) indiquent que celles-ci sont remplies essentiellement de co#2, suggerant que ce gaz a joue un role majeur dans la genese des laves du nyiragongo. Les teneurs en carbone du magma parental (melilitite a olivine) sont particulierement elevees (estimees a 2. 8% en poids). Elles sont en accord avec les travaux experimentaux sur la solubilite du co#2 dans les melilitites. Par ailleurs, la presence de strontianite, d'apatite, de calcite et de nepheline, en inclusion dans les melilites, montre que les melilitites hotes etaient en equilibre avec un liquide carbonatitique. Des filons de carbonatites ont probablement ete mis en place dans la partie subvolcanique du nyiragongo. Les rapports isotopiques #1#3c/#1#2c des phases carbonees associees aux differents facies du nyiragongo s'expliquent par: 1) un degazage extreme, en milieu ouvert (distillation de rayleigh), du magma melilititique parental, impliquant un fractionnement a l'equilibre entre le co#2 et le carbone dissous ; 2) une decarbonatation durant la phase eruptive impliquant un fractionnement cinetique entre le co#2 et les carbonates (le co#2 est appauvri en #1#3c) ; enfin, 3) une cristallisation de carbonates, en systeme ferme, a partir des fluides tres riches en co#2, durant les stades ultimes de refroidissement des laves. Ii- les complexes alcalins et les carbonatites associees- les correlations entre les compositions isotopiques de l'oxygene et les compositions chimiques des syenites suggerent que l'assimilation des roches crustales par un magma mantellique, combinee aux flux de fluides fenitisants, a joue un role important dans leur genese.