Pétrogenèse de laves différenciées en contexte intraplaque océanique et hétérogénéité géochimique au niveau du point chaud des Marquises (Polynésie française) : étude des îles de Ua Pou et de Nuku Hiva

Petrogenesis of evolved lavas in intraoceanic island settings and geochemical heterogeneity of the Marquesas hot spot (French Polynesia) : examples from Ua Pou and Nuku Hiva islands

• Auteur / Autrice : Christelle Legendre
• Direction : René Charles Maury
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pétro-géochimie
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Brest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Géochimie

Pétrologie structurale

Polynésie française

Pétrogenèse

Résumé

La cartographie géologique des îles Ua Pou et de Nuku Hiva a permis un échantillonage détaillé que nous avons exploité du point de vue pétrologie et géochimie. Ua Pou présente une série alcaline avec une distribution bimodale basanites-phonolites interrompues par une lacune de Daly. La prédominance des laves évoluées reflète leur origine par fusion partielle de précurseurs mafiques suivie d'une contamination crustale. Nuku Hiva est constituée d'un volcan externe formé de tholéiites à signature DMM et d'un volcan interne présentant une série alcaline à signature EM II prédominante et continue depuis les basaltes jusqu'aux trachytes. Cette dualité géochimique est attribuée à des variations de fusion partielle d'un manteau-source hétérogène corrélées avec le temps. L'évolution des larves intermédiaires est controlée par la cristallisation fractionnée sous forte pression d'eau. L'origine des laves évoluées met en évidence des interactions lithosphère-asthénosphère. L'hétérogénéité géochimique des laves des Marquises est expliquée par le mélange en proportions variables des pôles EM II, HIMU et DMM. En faisant l'hypothèse que les deux premiers pôles constituent le panache et que le pôle DMM seul est contenu dans la lithosphère océanique, il est possible de faire un modèle de mélange entre ces trois pôles en estimant 1) les proportions des pôles contenus dans les liquides issus du panache et 2) le mélange entre ces liquides et la lithosphère océanique, ce qui conduit à une estimation des interactions entre le panache et la lithosphère océanique. Il en résulte une très forte contribution du pôle DM, modifiant considérablement la composition des liquides issus des panaches.

The geological mapping of Ua Pou and Nuku Hiva islands has allowed a detailed sampling which we have used for petrologic and geochemical investigations. Ua Pou displays an alkaline series ranging from basanites to phonolites with a marked bimodal distribution together with a Daly gap. The prominence of evolved lavas reflects their origin from partial melting of mafic precursors followed by crustal contamination. Nuku Hiva is composed of an external volcano formed by tholeiites with a DMM signature and of an inner volcan showing an almost continuous alkaline series ranging from basalts to trachytes, with a prominent EM II signature. Mafic lavas of the inner volcano derive from a mantle source more enriched than that of the external volcano, affected by time_decreasing melting rates. The evolution of intermediate lavas is mainly controlled by fractional crystallisation processes under high water pressure. The origin of evolved lavas evidences lithosphere-asthenosphere interactions. Most of the geochemical heterogeneity of the Marquesan lavas reflects the mixing in various proportions of EM II, HIMU and DMM source end-members. Postulating that the plume only contains the two former components and that DMM is the unique component of the oceanic-lithosphere, a mixing model between these three components allos to estimate 1) the proportions of each end-member in the plume-derived liquids and 2) the mixing patterns between these liquids and the oceanic lithosphere, leading to estimate the interactions between the plume and the oceanic lithosphere. The construction of DMM is quite important and modifies considerably the composition of the plume liquids.