La composition du liquide de réalimentation

Les compositions du liquide de réalimentation calculées à partir des deux sets de données sont présentées en Tableau C3-2 et sur la Figure C3-4a (Ci^REE1 et Ci^REE2 pour les Sets 1 et 2, respectivement). Sur cette figure sont aussi reportés les spectres de REE des compositions extrêmes émises, telles qu’introduites dans l’approche géochimique, et celle du liquide de réalimentation estimée expérimentalement par Cordier et al. (soumis ; Fig. C2-10). Les liquides réalimentant le réservoir ont des teneurs en REE plus faibles que celles mesurées dans les laves du Mur Nord (Fig. C3-4a), correspondant à des liquides basiques, caractérisés par un Mg# de 69 et 69,8 pour les Sets 1 et 2, respectivement (Fig. C3-5). Les résultats confirment également les conclusions présentées en Chapitre B-III, révélant que la composition calculée pour le liquide de réalimentation est relativement indépendante du

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paramètre C^REEmax (différence variant de 0,09 à 0,7 ppm selon les éléments ; Tableau C3-2).

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Tableau C3-2. Résultat de l’approche géochimique du modèle de réservoir périodiquement réalimenté appliqué aux laves du Mur Nord de la fosse Blanco.

Set : Set 1 Set 2 Cordier et al. D^REE : D₃^REE D₂^REE (soumis)^a

Ci^{REE b} β Ci^REE β Ci^REE La 1,80 1,435 1,56 4,413 1,98 Ce 5,42 1,363 4,72 4,045 5,56 Nd 5,67 1,285 4,98 3,940 5,82 Eu 0,84 1,112 0,61 5,640 0,81 Dy 3,56 1,533 3,13 5,610 3,65 Er 2,25 1,395 1,95 6,165 2,27 Yb 2,07 1,480 1,81 5,648 2,22 Mg#^c 68,97 69,84 68,50 MgO^c 8,67 8,83 β_moy 1,372 5,066 βET^d 0,140 0,904

a La composition du liquide de réalimentation proposée par Cordier et al. (soumis) est déterminée en considérant l’intersection entre la courbe de fractionnement d’olivine et la droite de mélange permettant de reproduire les compositions des échantillons riches en Ni dans le diagramme Ni versus MgO (pour plus de détail voir le Chapitre C-II).

b C_i^REE = teneur en REE dans le liquide de réalimentation, calculée par méthode inverse à partir de l’équation A.1 (Chapitre B-III) avec ω=1 et re=0,4 et les paramètres présentés en Tableau C3-1.

c Le ré

Mg# et la teneur en MgO sont calculés en injectant C_i^Ce dans les gressions linéaires Ce-Mg# et Ce-MgO, respectivement, établies à partir des laves du Mur Nord (Figure C3-5).

d Ecart type décrivant la dispersion du paramètre β autour de la valeur moyenne, avec 95% de confiance (2σ).

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Le Set 1, faisant intervenir la lave la plus évoluée échantillonnée le long du Mur Nord (ferrobasalte BN02-12), semble plus adéquat que le Set 2 afin d’appliquer le modèle de réalimentation périodique. D’une part, l’utilisation du Set 1 conduit à une meilleure reproductibilité du paramètre β pour les différents REE utilisés lors de la résolution (Tableau C3-2). D’autre part, la composition du liquide de réalimentation modélisée à partir de ce set (Ci^REE1) est également très proche de celle déduite de l’évolution de Ni en fonction de Mg# pour les laves du Mur Nord (Cordier et al., soumis ; Fig. C3-4a). La cohérence de ces deux résultats, obtenus à partir d’approches indépendantes et faisant intervenir des éléments chimiques différents, est un excellent test pour valider la composition modélisée. Ainsi, des compositions évoluées peuvent être atteintes au sein même du réservoir magmatique sub-axial, sans faire intervenir une cristallisation en système clos (Juteau et al., 1995b) ou dans les zones distales du réservoir (Stakes et al., 2006), une conclusion soutenue par les arguments présentés par Cordier et al. (soumis).

Les spectres de Terres Rares de C_i^REE₁ et du liquide déterminé expérimentalement par Cordier et al. (soumis) divergent légèrement au niveau de l’Eu (Fig. C3-4a), le spectre de

C_i^REE₁ conservant l’anomalie négative caractérisant les laves introduites dans l’approche géochimique. Cette anomalie en Eu pourrait traduire (i) un fractionnement de plagioclase avant l’injection du liquide de réalimentation dans le réservoir ; (ii) une sous-estimation du coefficient de distribution individuel de l’Eu entre le plagioclase et le magma résidant d^Eu_pl ; ou (iii) une sous-estimation de la proportion de plagioclase dans l’assemblage minéral cristallisant. Un deuxième test a été réalisé à partir du Set 1 en augmentant le coefficient de distribution de l’europium dans le plagioclase. Le d^Eupl utilisé pour le calcul du jeu D2^REE est le plus faible proposé pour les basaltes dans la base de données « GERM Partition Coefficient

(Kd) Database » (www.earthref.org ; d^Eupl=0,0221 ; Fujimaki et al., 1984). Un nouveau jeu de coefficient de distribution D3^REE a donc été calculé, en considérant un d^Eupl également réaliste, mais plus élevé (d^Eupl=0,32 ; Matsui et al., 1977 ; Tableau C3-1). La teneur en Eu du liquide de réalimentation (Ci^REE3) est alors très proche de celle proposée par Cordier et al. (soumis). Les anomalies en Eu observées dans les laves peuvent donc être reproduites en considérant une incorporation préférentielle de l’Eu par rapport aux autres REE dans le plagioclase au cours de la différenciation, sans que soit envisagée l’injection dans le réservoir d’un liquide ayant déjà subi un fractionnement de plagioclase. Ce changement du jeu de distribution

modifie légèrement la valeur moyenne de β (1,372 au lieu de 1,428) mais affecte peu la

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reproductibilité des β calculés à partir des différents REE.

La Figure C3-4b présente les compositions en REE des liquides de réalimentation modélisés à partir des données chimiques du Mur Nord (Ci^REE3 : Set 1, D3^REE) et de l’EPR 17°-19°S. La résolution géochimique étant menée dans les deux cas à partir d’une même

valeur de re (0,4), les différences entre les compositions des liquides de réalimentation

modélisés reflètent l’influence des concentrations et des coefficients de distribution utilisés pour les calculs. Ainsi, l’introduction de C^REEmin plus élevés lors de l’application au Mur Nord par rapport à l’EPR se traduit par des teneurs théoriques en REE dans le liquide de réalimentation plus élevées. Pour chacun des sites, les spectres des liquides modélisés sont

relativement parallèles à ceux des laves (excepté pour l’Eu pour Ci^REE3). Ceci est la

répercussion (i) de l’hypothèse de base du modèle mathématique, considérant que la cristallisation fractionnée et les mélanges magmatiques sont les seuls processus de différenciation au sein du réservoir, et (ii) des coefficients de distribution globaux calculés pour un assemblage plagioclase + clinopyroxène + olivine, minéraux au sein desquels tous les REE sont incompatibles. Sur la Figure C3-4b, il apparaît également que la composition

C^REE_min utilisée pour l’application du modèle aux laves du Mur Nord est caractérisée par une anomalie en europium, que ne présentent pas les laves de l’EPR, bien qu’ayant probablement subi une cristallisation fractionnée de même ampleur (le spectre de BN06-14 se positionnant entre les spectres des laves utilisées pour l’EPR). La présence de cette anomalie, même dans des laves peu évoluées, a motivé l’augmentation de d^Eupl lors de l’application du modèle aux laves du Mur Nord. Or, la faible incompatibilité de l’Eu dans le plagioclase au cours de la cristallisation fractionnée est directement fonction de la fugacité d’oxygène (Drake, 1975 ; Toplis, 2005). S’il s’avère que la différenciation entre Ci^REE3 et BN06-14 est effectivement responsable de l’apparition de cette anomalie (comme sous-tendu par l’introduction du jeu de coefficient D3^REE), ceci pourrait conforter les conclusions de Cordier et al. (soumis) proposant que la différenciation ait eu lieu, du moins en partie, en présence d’eau dans le réservoir au sein duquel ont évolué les laves affleurant le long du Mur Nord (la teneur en eau influant sur la fugacité d’oxygène).

Ainsi, l’approche géochimique du modèle de réservoir périodiquement réalimenté permet de reproduire la composition du liquide de réalimentation déduite de l’étude géochimique et pétrographique présentée en Chapitre C-II (Cordier et al., soumis). Le liquide de réalimentation Ci^REE3 est caractérisé par un Mg# d’environ 69,5 et son spectre de REE est

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globalement parallèle à ceux des laves mais décalé vers des teneurs plus faibles. Dans la suite

de la discussion, les valeurs de β calculées à partir du Set 1, avec les coefficients de

distribution D3^REE seront considérées, de par la meilleure reproductibilité de β et la meilleure reproduction de la composition estimée par Cordier et al. (soumis) par rapport aux résultats calculés avec le Set 2 ou avec les coefficients de distribution D2^REE.