Compositions des magmas primaires et conditions de fusion dumanteau supérieur sous le Massif Central : étude pétrologique et expérimentale

Primary magma compositions and melting conditions of theEarth's mantle under the French Massif Central: petrological and experimental study

• Auteur / Autrice : Laurine Barreau
• Direction : Didier Laporte
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Structure et évolution de la terre et des autres planètes
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Fondamentales
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Magmas et Volcans
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : PETROLOGIE

Mots clés

Mots clés libres

Volcanisme cénozoïque

Massif Central Français

Magmas primaires

Fusion du manteau

Inclusions vitreuses

Expérimentation HP-HT

Cenozoic volcanism

French Central Massif

Primary magmas

Mantle melting

Melt inclusions

HP-HT experimentation

Résumé

Le Massif Central est le siège d'une activité volcanique continue depuis plus de quinze millions d'années. Les deux provinces volcaniques les plus jeunes (Chaîne des Puys dans le Puy-de-Dôme et Bas-Vivarais en Ardèche) sont considérées comme encore actives, et l'éruption la plus récente est datée à seulement 6700 ans BP (Lac Pavin). Le contexte géodynamique de la fusion sous le Massif Central est encore mal compris et va faire l'objet de nouvelles investigations dans le cadre d'un programme d'imagerie sismique visant à mettre en évidence les mouvements de convection au sein du manteau supérieur. En parallèle à l'approche géophysique, l'approche pétrologique permet d'apporter des informations de première importance sur les conditions de fusion (pression et température de fusion, nature de la source) en s'appuyant sur des techniques complémentaires : (i) la caractérisation des magmas primaires via l'étude des inclusions vitreuses dans les phénocristaux d'olivine des produits volcaniques les plus primitifs (par ex., des basanites) ; et (ii) l'expérimentation haute pression-haute température (HP-HT) pour caractériser les conditions de fusion de compositions représentatives du manteau terrestre et la composition des liquides produits. Des informations complémentaires peuvent être procurées par l'étude pétrologique et géochimique des enclaves mantelliques remontées par les basaltes alcalins dont le Massif Central abrite plusieurs gisements de renommée mondiale. L'objectif de ce sujet de thèse est de s'appuyer sur l'approche pétrologique pour fournir des informations sur les conditions de production des magmas sous le Massif Central et pour les confronter aux résultats issus des campagnes d'imagerie sismique. Pour commencer, des expériences seront réalisées pour déterminer les conditions de la fusion (pression, température, importance de l'eau et du dioxyde de carbone) à l'origine des magmas primaires basanitiques de la province volcanique du Bas-Vivarais. Ensuite, le sujet sera étendu à une autre province volcanique : Cézallier, Chaîne des Puys…

The French Massif Central has been the site of continuous volcanic activity for more than fifteen million years. The two youngest volcanic provinces (Chaîne des Puys in the Puy-de-Dôme department and Bas-Vivarais in the Ardèche department) are considered still active, and the most recent eruption is dated at only 6700 years BP (Lake Pavin). The geodynamic context of mantle melting under the Massif Central is still poorly understood and will be the subject of new investigations in the framework of a seismic imaging program aimed at highlighting convection movements within the upper Earth's mantle. In parallel to the geophysical approach, the petrological approach provides important information on the melting conditions (pressure and temperature, nature of the mantle source). The petrological approach is based on complementary techniques: (i) characterization of primary magmas via the study of glass inclusions in olivine phenocrysts of the most primitive volcanic products (e.g., basanites); and (ii) high pressure-high temperature (HP-HT) experiments to characterize the melting conditions and partial melt compositions of rocks representative of the Earth's mantle. Complementary information can be provided by the petrological and geochemical study of mantle xenoliths brought to the surface by alkaline basalts, of which the Massif Central hosts several world-renowned deposits. The objective of this thesis is to use the petrological approach to provide information on the conditions of magma production under the Massif Central and to compare them with the results of seismic imaging campaigns. To begin with, experiments will be carried out to determine the melting conditions (pressure, temperature, importance of water and carbon dioxide) at the origin of the primary basanitic magmas of the Bas-Vivarais volcanic province. Then, the subject will be extended to another volcanic province: Cézallier, Chaîne des Puys...