Thèse soutenue

Les sources du magmatisme d'arc : apport des inclusions magmatiques piégées dans les olivines primitives de l'arc équatorien
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Auteur / Autrice : Diego Fernando Narvaez Rivadeneira
Direction : Estelle F. Rose-KogaPablo Samaniego EguigurenKenneth T. Koga
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de l'univers
Date : Soutenance le 15/04/2021
Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Magmas et Volcans
Jury : Président / Présidente : Pierre Schiano
Examinateurs / Examinatrices : Silvana Hidalgo, Gaëlle Prouteau
Rapporteurs / Rapporteuses : S. M. Straub, Nicole Métrich

Mots clés

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Résumé

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Les magmas d'arcs héritent leur composition de trois réservoirs: la péridotite du coin mantellique, la croûte et la plaque plongeante. La contribution du manteau et de la plaque plongeante est déterminée par l'étude des magmas primitifs avant qu'ils interagissent fortement avec la croûte. La détermination de la signature de la plaque plongeante est importante car d’une part elle apporte les principales caractéristiques géochimiques des magmas d’arc, et d’autre part, elle peut apporter des contraintes sur le régime thermique présent le long des zones de subduction. Par exemple, les roches volcaniques primitives qui sont enrichies en éléments les plus facilement mobilisés par des fluides (par exemple Ba, Pb, B) sont liées à des zones de subduction « froides » où le composant de la plaque plongeante est censé être un fluide aqueux. Les zones de subduction plus « chaudes » favorisent l'apparition de fluides à température plus élevée ou des liquides silicatés qui sont caractérisés par une signature géochimique enrichie en éléments fluides-immobiles (par exemple La, Th). La signature géochimique du composant de la plaque plongeante (soit un fluide aqueux, soit un liquide silicaté ou plutôt quelque chose entre les deux) est finalement transférée aux magmas d'arcs par le métasomatisme du manteau et la fusion partielle qui s'ensuit. Une partie de la signature des éléments fluides-immobiles des magmas d'arcs peut également être acquise dans la croûte par assimilation de cette dernière, cependant cette caractéristique est généralement observée dans les roches plus évoluées. En Équateur, certaines laves sont enrichies en éléments fluides-immobiles et l'origine de cette signature géochimique demeure discutée. Est-ce qu’elle est transmise par le composant de la plaque plongeante ou acquise dans la croûte continentale ? Les deux scénarios reposent sur les arguments suivants : d'une part, la subduction d'une croûte océanique jeune dans le nord de l'Équateur (<20 Ma) pourrait expliquer l'ajout de fluides à haute température ou coin de manteau. D'autre part, les magmas d'arc doivent traverser l'épaisse croûte continentale (>50 km) où ils pourraient acquérir une telle signature géochimique.L'objectif de mon travail était d'analyser la composition des inclusions vitreuses piègées dans des olivines à haute teneur en forstérite (Fo>80) provenant des laves et téphras de compositions andésite-basaltiques et andesitiques à haute teneur en magnésium. Ce choix permettrait d’assurer l'étude des magmas les plus primitifs de l'arc volcanique équatorien. Toutes les inclusions vitreuses étaient cristallisées, c'est pourquoi je les ai re-homogénéisées expérimentalement pour inverser la cristallisation post-piégeage. Après l’homogénéisation, j'ai analysé les éléments majeurs, traces et volatils dans les inclusions vitreuses et leurs compositions ont été corrigées pour tenir compte des modifications post-piégeage. J’ai tout d’abord étudié les inclusions vitreuses piégées dans des olivines des volcans Puñalica et Sangay, situés dans la terminaison sud de la zone volcanique des Andes du Nord. Les inclusions vitreuses du Sangay et du Puñalica étaient pauvres en silice et résultaient de la fusion partielle de lithologies tels que des clinopyroxènes contenant des amphiboles. De plus, les inclusions de Puñalica présentaient une teneur élevée en chlore (ou Cl/F), une caractéristique liée à la présence sous le volcan Puñalica de la croûte océanique très altérée associée à la zone de fracture de Grijalva (GFZ). La GFZ est une structure océanique qui sépare une croûte océanique jeune (<25 Ma) au nord d'une croûte océanique plus ancienne au sud (>31 Ma).Ensuite, j'ai élargi l'étude des inclusions vitreuses piégées dans des olivines provenant des volcans situés au Nord de l'Équateur afin de couvrir l'arc volcanique équatorien du Nord au Sud. (...)