Métallogénie des éléments chalcophiles durant les processus magmatiques d'arrière-arc : exemple du domaine volcanique de Futuna

Metallogeny of chaclophile elements during back-arc magmatism processes : exemple of the Futuna volcanic area

• Auteur / Autrice : Aurélien Jeanvoine
• Direction : Yves Fouquet, Gilles Chazot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pétro-géochimie-Métallogénie
• Date : Soutenance le 03/07/2020
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Géosciences Océan (Plouzané, Finistère ; 2017-2021) - Laboratoire de géochimie et de métallogénie (Plouzané, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Alix Barrat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yves Fouquet, Gilles Chazot, Jean-Alix Barrat, Anne-Sylvie André-Mayer, Ivan Vlastélic, Gaëlle Prouteau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne-Sylvie André-Mayer, Ivan Vlastélic

Mots clés

Mots clés contrôlés

Roches volcaniques

Métallogénie

Mots clés libres

Eléments chalcophiles

Arrière-arc

Subduction

MORB riche en silice

Magnetite crisis

Flottation magmatique

LA-ICPMS

Chalcophile elements

Back-arc

Subduction

Silica-rich MORB

Magnetite crisis

Magmatic flotation

LA-ICPMS

Résumé

L’étude des laves du secteur minéralisé de Fatu Kapa situé au large de l’île de Futuna permet de mieux comprendre les processus d’extraction et de concentration des métaux, en particulier les métaux précieux, depuis les processus magmatiques dans les roches sources jusqu’aux minéralisations hydrothermales sur le plancher océanique. Les résultats de l’étude pétrogénétique montrent que les magmas de Fatu Kapa évoluent en deux grands stades. (1) Des trachybasaltes aux trachyandésites, les magmas évoluent par cristallisation fractionnée, puis par cristallisation fractionnée couplée à de l'assimilation. Durant ce stade, la saturation en soufre est précoce et une phase sulfurée riche en éléments chalcophiles tombe et s’accumule en fond de chambre magmatique. Ces phases sont peu mobilisables par les circulations hydrothermales. Par contre (2), des trachyandésites au trachydacites, les magmas évoluent par mélange entre les magmas trachyandésitiques et des magmas générés par fusion partielle de l'encaissant magmatique hydrothermalisé. Malgré de faibles teneurs en cuivre dans ces magmas, des billes de sulfure enrichies en cuivre ont été identifiées. Un résultat majeur est l’observation d’une association directe entre les billes de liquide sulfuré et la phase aqueuse magmatique générant les vésicules lors des phases éruptives. Ces bulles permettent la remontée et la concentration des billes de sulfures magmatiques au toit de la chambre. Ce processus, démontré en pétrologie expérimentale, n'a à notre connaissance jamais été identifié dans les magmas océaniques.

The study of the lavas located at the mineralized area of Fatu Kapa, away of the Futuna island, brings constraints on the processes of metal extraction and concentration, inparticular precious metals, from the magmatic processes in the source rocks towards thehydrothermal mineralizations on the seafloor. The results of the petrogenetic study show that the Fatu Kapa magmas evolve by two major steps. (1) From trachybasalts to trachyandesites,magmas evolve through fractional crystallisation and then by fractional crystallisationcoupled to assimilation. At this step, sulfide saturation is early and a sulfide phase enriched inchalcophile elements sink and accumulate at the bottom of the magmatic chamber. These phases are not easily mobilized by hydrothermal circulation. However (2), from trachyandesites to trachydacites, magmas evolve by mixing between trachyandesitic melts andmelts generated by partial melting of the hydrothermally altered wallrock. Despite low coppervalues, these melts generate sulfide drops enriched in copper, which have been identified. Amajor result is the observation of a direct link between the liquid sulfide drops and the volatilrich magmatic phase which generate the vesicles during the eruptive phases. These bubbles allow the rise and the concentration of the magmatic sulfide blebs at the top of the magmatic chamber. This process, which have been demonstrated in experimental petrology, has not yet - to our knowledge - been identified in oceanic melts.