5.3.1) Pouvoir métasomatique d’un liquide adakitique
Dans le chapitre précédent, deux sources mantelliques, i.e. l’harzburgite MMA (Kepezhinskas et al., 1995) et la lherzolite KLB-1 (Takahashi, 1986), ont été utilisées dans le but d’élaborer un modèle de genèse pour les volcanites des cônes de Puyo. Ce modèle montre que la série de Puyo peut être engendrée par de faibles taux de fusion partielle d’une source lherzolitique, préalablement métasomatisée par un liquide adakitique. Afin de vérifier que les résultats ne sont pas intrinsèques aux compositions de péridotites employées dans le modèle et d’évaluer le pouvoir métasomatique d’un liquide adakitique sur une source mantellique, trois autres compositions ont été testées avec la même méthode. En plus des deux péridotites employées dans le modèle du chapitre 5.2, il faut ainsi ajouter :
• une harzburgite (Zanharz) échantillonnée dans le Massif Central par Zangana et al. (1999) ;
• deux lherzolites : un xénolite (Zanlher) qui provient également du Massif Central (Zangana et al, 1999) et le Depleted MORB Mantle (DMM ; Workman et Hart, 2005 ).
Les compositions en éléments majeurs et en traces de ces sources mantelliques sont présentées dans l’annexe V-II. En ce qui concerne les éléments majeurs, les principales différences entre les harzburgites et les lherzolites résident dans le fait que les harzburgites sont plus riches en MgO et beaucoup plus pauvres en Al2O3. En conséquence de la faible teneur en Al2O3, il est
impossible de stabiliser du grenat (ou une autre phase alumineuse) dans le résidu de fusion de ces péridotites. De plus, les harzburgites possèdent généralement des teneurs moins élevées en REE, comparativement aux lherzolites.
Au contraire, les compositions modales et les teneurs en éléments majeurs des deux harzburgites d’un côté, et des trois lherzolites de l’autre, sont similaires. Au sein d’un même groupe, les concentrations en éléments en traces sont par contre légèrement différentes. Chaque péridotite possède ainsi son propre spectre d’éléments en traces, avec ses propres anomalies positives et/ou négatives lorsque les éléments sont normalisés au manteau primitif (Fig. 5.10).
En ce qui concerne la genèse des volcanites de Puyo, les résultats obtenus avec les trois nouvelles compositions sont similaires à ceux présentés dans le chapitre 5.2. Il semble donc que 3-5% de métasomatose par un liquide adakitique suffise pour imprimer une signature en élements majeurs, et surtout en éléments en traces, identique pour les deux harzburgites d’un côté et pour les trois lherzolites de l’autre. Cette hypothèse est illustrée par la figure 5.10 qui présente l’évolution de la composition en éléments en traces des différentes sources, lors de l’augmentation de la métasomatose par un liquide adakitique.
5) Approche géochimique
100 1000
Roche / manteau primitif
10 1 0,1 0,01 Rb Ba KNb La Ce Sr Nd P Zr Sm Eu GdTi Dy Y Er Yb 100 1000
Roche / manteau primitif
10 1 0,1 0,01 Rb Ba K Nb La Ce Sr Nd P Zr Sm Eu GdTi Dy Y Er Yb 0% adak Liquide adakitique MMA Zanharz DMM KLB-1 Zanlher Liquide adakitique MMA Zanharz DMM KLB-1 Zanlher 3% adak 100 1000
Roche / manteau primitif
10 1 0,1 0,01 Rb Ba KNb La Ce Sr Nd P Zr Sm Eu GdTi Dy Y Er Yb 100 1000
Roche / manteau primitif
10 1 0,1 0,01 Rb Ba K Nb La Ce Sr Nd P Zr Sm Eu GdTi Dy Y Er Yb 5% adak 10% adak 100 1000
Roche / manteau primitif
10 1 0,1 0,01 Rb Ba KNb La Ce Sr Nd P Zr Sm Eu GdTi Dy Y Er Yb 100 1000
Roche / manteau primitif
10 1 0,1 0,01 Rb Ba K Nb La Ce Sr Nd P Zr Sm Eu GdTi Dy Y Er Yb 20% adak 50% adak Figure 5.10
Diagrammes multi-élémentaires présentant l’évolution de la composition en éléments en traces de cinq sources mantelliques différentes (deux harzburgites : MMA et Zanharz ; trois lherzolites : KLB-1, DMM et Zanlher), lors de l’augmentation de la métasomatose par un liquide adakitique. Normalisation au manteau primitif de Sun et McDonough (1989). MMA : Kepezhinskas et al. (1995) ; Zanharz, Zanlher : Zangana et al. (1999) ; DMM : Workman et Hart (2005) ; KLB-1 : Takahashi (1986) ; adak = liquide adakitique (adakite du volcan Quimsacocha, Equateur ; Beate et al., 2001).
5) Approche géochimique
Ainsi, en raison de la différence de composition marquée entre l’agent métasomatique et la source mantellique, 3% de métasomatose suffisent pour supprimer les différences au niveau des teneurs en LILE, HFSE et LREE pour toutes les sources mantelliques (harzburgites et lherzolites). En revanche, les disparités qui concernent les teneurs en MREE et HREE persistent jusqu’à 50% de métasomatose, entre le groupe des harzburgites et celui des lherzolites. En conclusion, un liquide adakitique est un agent métasomatique extrêmement puissant, en ce qui concerne les LILE, les HFSE et les LREE.
5.3.2) Contribution de la couverture sédimentaire de la plaque plongeante
Un point important, relatif à la genèse des magmas sous l’arrière-arc équatorien, n’a pas été abordé dans le chapitre 5.2. Il concerne l’éventuelle participation de la couverture sédimentaire de la plaque plongeante. En effet, la partie supérieure de la croûte océanique subductée sous la marge équatorienne est composée non seulement des basaltes altérés de la ride de Carnegie, mais également d’une mince épaisseur (< 500 m) de sédiments carbonatés et pélagiques (Michaud et al., 2005). Toutefois, les faibles rapports 207Pb/204Pb, mesurés dans les laves du front volcanique
(e.g. Pichincha) par Bourdon (1999), impliquent une contribution négligeable des sédiments pélagiques lors de la genèse des laves équatoriennes.
En revanche, l’étude des isotopes du Bore dans les inclusions magmatiques du Pichincha et du Pan de Azúcar (LeVoyer, 2006), ainsi que celle des isotopes de l’oxygène dans les laves du volcan Atacazo (Hidalgo, 2006), ont permis d’identifier une probable contribution des sédiments carbonatés lors de la genèse des magmas de l’arc équatorien. Pour Hidalgo (2006), une faible implication des sédiments carbonatés subductés, sous la forme d’un liquide et/ou d’un fluide engendré par la fusion/déshydratation de la partie supérieure de la plaque plongeante, permet d’expliquer les valeurs élevées de δ18O analysées dans les laves du front volcanique. Ce type
d’agent métasomatique a également été proposé dans d’autres arcs volcaniques, comme par exemple celui de Setouchi au Japon (Shimoda et al., 1998).