Évolution similaire dans les échantillons 10TL01, 10TL05 et 10TL06 134

5.1.2 Influence de la cristallisation fractionnée dans l’évolution du

li-quide magmatique . . . 137 5.1.3 Mélange magmatique de l’éruption de 2007-2008 . . . 138 5.1.4 Comparaison avec les produits des anciennes éruptions

subpli-niennes . . . 141 5.1.5 Modèle conceptuel de l’évolution des liquides de l’Oldoinyo Lengai143

5.2 Éléments en traces dans les minéraux et les liquides . . . 145 5.3 Mise en perceptive . . . 148 Les résultats présentés dans le chapitre 3 de ce manuscrit ont permis de caractériser la source du volcan Oldoinyo Lengai comme étant le SCLM (subcontinental lithospheric mantle). Les signatures isotopiques en hélium témoignent de l’absence de contamination crustale lors de la genèse et l’évolution des magmas. De plus, il a été montré que la plom-berie ainsi que le système hydrothermal de ce volcan sont stables et peu ou pas modifiés par les éruptions explosives majeures. Les applications des modèles de thermobaromé-trie et de solubilité des volatils ont permis de déterminer la profondeur de la chambre magmatique active sous l’Oldoinyo Lengai : 11.5 ± 3.5 km (chapitre 4). Les inclusions magmatiques piégées dans les différents minéraux, ainsi que leur ordre de cristallisation dans les xénolites cogénétiques permettent de déterminer l’évolution du liquide silicaté présent dans la chambre magmatique en 2007-2008. Cette évolution a été présentée dans les chapitres 2 et 4 (Figure 5.1).

Figure 5.1 – Composition des inclusions magmatiques et du verre interstitiel dans les échantillons 10TL01, 10TL05 et 10TL06 dans le diagramme TAS (total alkali silica)

d’après Le Maitre et al. (2005). Les liquides silicatés évoluent depuis des compositions

phonolitiques dans les inclusions piégées dans les clinopyroxènes, vers des compositions néphélinitiques pour les verres interstitiels. La ligne en pointillés représente la limite entre

les foïdites (à haute teneur en alcalin) et les phonolites, d’aprèsKlaudius and Keller(2006).

Dans le diagramme TAS les valeurs sont normalisées à 100 wt% par rapport à un total

sec (sans Cl, F, S, CO₂).

Le liquide présent dans la chambre magmatique évolue d’une composition phonoli-tique jusqu’à une composition néphéliniphonoli-tique (augmentation de la teneur en alcalins et une diminution de la concentration en silice). Le but de ce chapitre 5 est de décrire plus en détail cette évolution, de la comparer aux études antérieures faites sur les différents produits volcaniques émis par l’Oldoinyo Lengai, et de donner des interprétations préli-minaires sur l’origine de cette série de différentiation. Les données en éléments majeurs et traces utilisées et présentées dans ce chapitre sont une synthèse des données produites au cours de ce travail de thèse et du master de Marine Boulanger et Robin Bonnet.

5.1 Évolution des liquides dans les xénolites

cogéné-tiques de l’éruption de 2007-2008

5.1.1 Évolution similaire dans les échantillons 10TL01, 10TL05

et 10TL06

Les minéraux et les liquides présents dans les trois xénolites cogénétiques de l’éruption de 2007-2008 : 10TL01, 10TL05 et 10TL06 ont été étudiés en détail à l’aide de mesures des éléments en traces et majeurs. Ces trois échantillons présentent de grandes similarités. Leur minéralogie et leur séquence de cristallisation sont très proches. L’un des premiers minéraux à cristalliser est le clinopyroxène, suivi du sphène, de la mélanite, de la néphé-line et enfin de l’apatite (chapitre 2). Au moment de leur cristallisation, ces minéraux vont piéger le liquide présent dans la chambre magmatique et ainsi former des inclusions magmatiques (décrites dans le chapitre 2). Le verre silicaté piégé dans ces inclusions ainsi

que l’ordre de cristallisation permettent de retracer l’évolution au cours de la différencia-tion magmatique. De plus, le liquide interstitiel présent aux joints de grains représente le liquide résiduel (le dernier liquide lors de la cristallisation) présent au moment de la cristallisation des échantillons et trempé au moment de l’éruption. Cependant, la cristal-lisation post-piégeage du minéral hôte en bordure de l’inclusion change la composition de l’inclusion en éléments majeurs. Le pourcentage de cristallisation a été estimé dans le chapitre 4, néanmoins celui-ci varie d’une inclusion à une autre. Les valeurs en éléments majeurs dans les verres silicatés sont donc une approximation du liquide présent dans la chambre au moment du piégeage. Toutefois, les variations observées dans les liquides des différentes inclusions sont significativement supérieures à la variation induite par la cris-tallisation post-piégeage. Les mesures en éléments majeurs des inclusions magmatiques présentes dans les phénocristaux et du liquide interstitiel montrent que l’évolution du liquide silicaté au cours de la différenciation est identique pour les trois échantillons : 10TL01, 10TL05 et 10TL06 (Figure 5.2).

Au cours de la différenciation, le liquide résiduel s’enrichit en calcium, sodium, ma-gnésium, manganèse et fer alors que sa teneur en silice, potassium et aluminium diminue. Cette évolution est identique pour les trois xénolites cogénétiques de l’éruption de 2007-2008 : 10TL01, 10TL05 et 10TL06 (Figure 5.2). Cette similitude nous permet de proposer qu’ils proviennent de la même zone de stockage, la chambre magmatique active se trou-vant à une profondeur de 11.5 ± 3.5 km (Chapitre 4), et que leur différenciation soit identique.

Figure 5.2 – Diagrammes d’évolution des éléments majeurs dans les liquides des xéno-lites cogénétiques (10TL01 en bleu, 10TL05 en violet et 10TL06 en vert) retraçant la différenciation dans la chambre magmatique. Les valeurs utilisées dans le digramme TAS

sont normalisées à 100 wt% (sans les volatils Cl, F, S, CO₂). incl : verre silicaté présent

5.1.2 Influence de la cristallisation fractionnée dans l’évolution

du liquide magmatique

Dans le but de comprendre l’évolution du liquide phonolitique dans la chambre mag-matique de l’Oldoinyo Lengai, nous nous sommes tout d’abord intéressés à l’hypothèse la plus simple : l’évolution du liquide dans la chambre peut être due à la cristallisation de minéraux présents dans les échantillons. Pour cela nous avons comparé la composition en éléments majeurs des minéraux et la tendance d’évolution. La première observation importante est que dans les verres silicatés, la diminution de la teneur en potassium varie de 14 wt% à 4 wt% quand le sodium augmente de 5 wt% à 18 wt%. Ces variations ne peuvent pas s’expliquer par la cristallisation d’un minéral présent dans les échantillons de 10TL01, 10TL05 et 10TL06. En effet, le seul minéral riche en potassium est la néphéline, toutefois sa cristallisation n’aurait pas induit une diminution aussi significative (Figure 5.3). La cristallisation des minéraux présents dans les xénolites cogénétiques (10TL01, 10TL05 et 10TL06) ne permet pas de retracer l’évolution du liquide observé dans la chambre magmatique.

Afin d’expliquer l’évolution des liquides dans la chambre magmatique par un proces-sus de différenciation il est nécessaire de prendre en compte un minéral, absent de nos échantillons, riche en potassium et en silice.

Figure 5.3 – Évolution des éléments majeurs au cours de la différenciation de 10TL01 et la composition des minéraux présents dans le xénolite cogénétique 10TL01.