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Le volcanisme rhyolitique
Processus pétrogénétiques impliqués dans le métasomatisme du manteau lithosphérique
Les zones de subduction sont les zones où sédiments, croûte et lithosphère mantellique océanique, et eau de mer se rééquilibrent dans le manteau terrestre environnant. Le matériel enfoui, va modifier chimiquement le manteau, en l’hydratant. Lors de son enfouissement, la croute océanique, subit un métamorphisme prograde qui entraîne une succession de réactions, libérant le plus souvent des fluides liés à la déshydratation de la croûte océanique altérée (Hawkesworth et al., 1997) ou des liquides issus de la fusion de sédiment (Peacock et al., 1994) et/ou de basalte (MORB) de la croûte subductée (Stern et Kilian, 1996 ; Kilian et Stern, 2002). Ces fluides chargés en éléments chimiques, s’infiltrent dans le manteau et entraînent ainsi des modifications (chimiques et minéralogiques) de ce dernier. Donc dans les zones de subduction, la déshydratation d’une plaque subductée engendrerait deux types d’agents métasomatiques migrant depuis la plaque subductée jusqu’au manteau en modifiant la composition de ce dernier: – Des fluides qui exercent une contamination sélective du manteau en éléments très HYG (K, Cs, Rb, Sr, Ba, U, Th, Pb…). – Des liquides résultant de la fusion de la plaque subductée.
Intervention des fluides
Comparativement aux magmatismes des rides médio-océaniques et intraplaque, le magmatisme d’arc se caractérise par la présence dans les laves de minéraux hydroxylés (amphiboles, biotites) reflétant des teneurs élevées en eau et en éléments volatils dans les magmas. De nombreux auteurs, parmi lesquels, Perfit et al. (1980), Gill (1981), Arculus et Powell (1986) interprètent l’origine de ces compositions enrichies en éléments volatils par l’intervention de composants issus de la plaque subductée sous la forme de fluides hydratés. Un premier modèle sur la base de la profondeur du plan de Bénioff avoisinant 110 km à l’aplomb de la plupart des arcs a fortement suggéré à certains auteurs la décomposition et la transformation des minéraux hydratés à des pressions proches de 40 kbar au niveau de la plaque subductée et la formation de fluides migrant depuis cette plaque vers le manteau. Gill, (1981) , Plank et Langmuir, (1988), Tatsumi et al., (1986), Tatsumi (1989), Tatsumi et Murasaki (1990), ont proposé un autre modèle basé sur la déshydratation de la croûte océanique durant sa subduction à des profondeurs inférieures à 50 km (Fig. 02). Fig.02: Modèle pétrogénétique des magmas orogénique (Tatsumi, 1989). 200 100 00 Km VOLCANIC ARC FORE-ARC REGION TAENC Subducted Lithosphere Hydrous Calumn Amphibolite Eclogite PH DECOMPOSITION AM-CHL DECOMPOSITON 1400 °C 1000 °C 600 °C Asthenosphere Chapitre I : Généralité : Genèse des magmas orogéniques et composants impliqués
Intervention des liquides
D’autres auteurs (Nicholls et Ringwood, 1973; Ringwood, 1974; Wyllie et Sekine, 1982; Ringwood, 1990) proposent un modèle basé sur la métasomatose du manteau par des magmas issus d’une fusion partielle de la plaque subductée. Les expérimentations menées par Stern et Wyllie (1978) et Ryerson et Watson (1987) montrent que 5 à 10% de fusion de la plaque subductée dans des conditions hydratées engendre des liquides acides saturés en rutile. Wyllie et Sekine (1982) et Wyllie et al. (1989) proposent un modèle basé sur la formation de magmas acides à partir de la plaque subductée (Fig. 03). Dans ce modèle, des fluides issus de la déshydratation de la plaque subductée affectent la zone avant-arc.
Conclusion
Cette revue et synthèse bibliographique permet de conclure que les principaux matériaux impliqués dans les zones de subduction sont : – un manteau subarc « péridotitique » qui aurait subi, comme le suggèrent Gill (1981), Arculus et Powell (1986), Davidson (1987), une fusion partielle antérieure et qui correspondrait à un manteau de type MORB résiduel ; – des composants subductés : la déshydratation et la fusion de la lithosphère subductée engendrerait la formation de fluides hydratés dont la composition est directement fonction de la nature des matériaux subductés. En remontant, ces derniers contamineraient le manteau et provoqueraient sa fusion. Ces fluides magmatiques peuvent, lors de leur remontée, subir une contamination par la croûte de l’arc (processus AFC).
I-Généralité : Genèse des magmas orogéniques et composants impliqués |
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