La géodynamique chimique doit être révisée

La Géodynamique Chimique (Chemical Geodynamics) se base sur le paradigme selon lequel la composition isotopique des basaltes des îles océaniques (OIBs) est à l’équilibre avec les principales sources mantelliques de ces derniers. C’est dans le cadre du projet sur les interactions entre magmas, roches et fluides et les études des enclaves des basaltes océaniques que les chercheurs du GET (CNRS, Université Toulouse 3 Paul Sabatier, IRD, CNES), et de l’Université d’Etat de Washington (CWU-Etats Unis) ont démarré une étude sur l’origine des basaltes océaniques les plus primitifs.

© Michel de Saint Blanquat – TALISKER

La découverte d’énormes hétérogénéités isotopiques dans les inclusions vitreuses piégées dans les olivines des basaltes primitifs de Kerguelen, de l’Islande, d’Hawaï et des îles de la Polynésie implique un comportement en système ouvert des OIBs, qui sont contaminés par la lithosphère durant les phases de transport et de résidence qui jalonnent leur remontée depuis les sources mantelliques.

Pour contraindre l’histoire des basaltes à olivine, nous avons utilisé le Simulateur de Chambre Magmatique (Magma Chamber Simulator, MCS), un modèle thermodynamique à contrainte énergétique de recharge, d’assimilation et de cristallisation fractionnée. La composition des inclusions (piégées dans les olivines des basaltes) implique que le matériel assimilé qui contamine les basaltes de Kerguelen soit un liquide anatectique dérivé d’une partie de la  croute océanique représentée par les enclaves de métagabbro. Pour expliquer l’assemblage de phénocristaux observé dans la série basaltique de Kerguelen étudiée,  plusieurs recharges de liquides basaltiques primitifs hydratés (H2O = 2 – 3% pds, MgO = 7 – 10% pds) dans une chambre magmatique localisée à une profondeur de 6 à 9 km est requise. Ces résultats mettent ainsi en évidence l’impact important que les processus d’assimilation de gabbros crustaux et de recharge magmatique peuvent avoir sur la géochimie des OIBs représentés par les basaltes à phénocristaux d’olivine.

L’importance de l’assimilation de matériaux crustaux qui affecte les liquides basaltiques dérivés de plumes mantelliques implique que l’équilibre isotopique et chimique entre les basaltes des îles océaniques et leurs sources mantelliques associées au panache profond peuvent être l’exception plutôt que la règle. Cette mise en évidence de l’importance du processus d’assimilation crustale même pour les basaltes les plus primitifs, les basaltes à olivine des OIBs, suggère que le paradigme de la Géodynamique Chimique doit être revu.

Reference. Borisova A.Y., Bohrson W.A., Grégoire M. Origin of primitive ocean island basalts by crustal gabbro assimilation and multiple recharge of plume-derived melts. Geochemistry, Geophysics, Geosystems DOI: 10.1002/2017GC006986, 2017.

Contact: Anastassia Borisova

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