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    Structures de migration dans le manteau d’Oman

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    yasser.geo

    Messages : 144
    Date d'inscription : 03/10/2010

    Structures de migration dans le manteau d’Oman

    Message par yasser.geo le Ven 10 Juin - 12:28

    Structures de migration dans le manteau d’Oman

    Une étude de longue haleine de la répartition des différents types
    pétrologiques de structures de migration magmatique affleurant dans le
    manteau d’Oman (un millier d’échantillons analysés à la microsonde et
    prélevés le long des 400 km de l’ophiolite, en particulier dans le cadre
    de la thèse de Marie Python) a débouché sur des résultats originaux et
    solidement établis concernant la genèse et la mise en place des magmas
    en contexte d’expansion océanique (nature des magmas alimentant la
    section crustale, mélanges des fractions magmatiques dans le réseau de
    draînage, tamponnage de la composition des MORBs par les processus de
    migration, fractionnements profonds, focalisation du magmatisme à l’axe
    des dorsales, …). Par exemple, sur l’image ci-dessous, on voit que la
    répartition des structures de migration dans le manteau d’Oman
    (différentes couleurs sur la carte) n’est pas aléatoire. En particulier
    les chenaux de troctolite (en rouge), c’est-à-dire les zones de
    circulation de MORB à haute température (circa 1200°C), se concentrent
    dans quelques secteurs bien délimités dont le plus étendu est un couloir
    long de 80 Km et large d’une vingtaine de Km, parallèle à l’axe de la
    paléo-dorsale.



    Il y a quelques années, nous avons suggéré, sur base pétrographique et
    géochimique qu’une proportion très importante des filons présents dans
    la section mantellaire de l’ophiolite d’Oman était issue de la fusion
    hydratée de la lithosphère résiduelle à faible profondeur et ne peuvent
    donc être expliqués dans le schéma classique de genèse des basaltes de
    type MORB par décompression adiabatique du manteau (Benoit, Ceuleneer,
    Polvé, Nature, 1999). Nos observations récentes (Python et Ceuleneer,
    2003) ont permis de préciser l’importance de ce processus : des massifs
    entiers (i.e. des secteurs d’une centaine de Km) n’ont pas « enregistré »
    le passage de magmas de type MORB mais renferment d’abondantes reliques
    de pegmatites de parenté boninitique (en vert et orange sur la carte
    ci-dessus), attestant de la fusion hydratée de la lithosphère. Nous
    avons par ailleurs observé des évidences de circulations hydrothermales
    de très haute température (circa 700°C-900°C) dans les péridotites
    d’Oman sous forme de filons de diopsidites gemmes à structures de type
    skarn (cf partie prospective).

    Nous pensons aussi que la formation de corps granitiques, peu abondants
    mais ubiquistes dans la section mantellaire d’Oman, peut également
    s’expliquer dans le cadre de processus similaires. Dans une étude
    récente effectuée dans le cadre de la thèse d’Isma Amri (Amri,
    Ceuleneer, Benoit, Valladon, soumis à Contrib. Mineral. Petrol.), nous
    montrons que, contrairement au modèle classique (intrusions de magmas «
    exotiques » produits par fusion de la semelle métasédimentaire), une
    partie des corps granitiques présents en Oman peut se former par fusion
    incongruente des pyroxènes des harzburgites, les éléments alcalins étant
    apportés par les fluides hydrothermaux. L’argumentation combine les
    évidences de terrain (présence systématique d’épontes dunitiques autour
    des corps granitiques), et les arguments géochimiques (très faible
    teneur en Al de ces granites par rapport aux granites d’origine
    metasédimentaires, déplétion anormale en éléments traces incompatibles,
    sauf ceux transportés par les fluides hydrothermaux comme le Ba,
    corrélation entre la teneur en Ba et K, signatures isotopiques, …).

    Nous pensons que ce mécanisme de fusion hydratée peut être important aux
    dorsales actives mais l’étude du seul contexte ophiolitique ne
    permettait pas de le démontrer : dans un contexte ophiolitique on ne
    peut totalement exclure a priori la possibilité d'un magmatisme tardif
    lié au charriage ou à une éventuelle subduction. Par chance, des
    échantillons présentant des caractères pétrographiques et géochimiques
    identiques à nos cumulats boninitiques d'Oman ont été forés au site DSDP
    334 en 1974 (dorsale médioatlantique). Ces échantillons ont bien
    entendu été amplement étudiés par le passé mais aucune étude géochimique
    et isotopique "propre" bénéficiant des technologies récentes n'avait
    été réalisée sur ces carottes.

    Nous avons soumis une « sample request » à ODP et reçu l'autorisation de
    prélever une vingtaine d’échantillons de la moitie "archive" des
    carottes de ce site « culte » - les premiers échantillons de la croûte
    profonde forés dans les océans ! L’étude de ces carottes, effectuée en
    coopération avec Mathieu Benoit, un de nos anciens thésards, et Philippe
    Nonnotte, étudiant brestois, a permis de confirmer, sur ce matériel
    unique, que les corrélations entre la composition modale, chimique et
    isotopique, clé de notre argumentation pour l'hypothèse de la fusion
    hydratée, existent bien dans un environnement de dorsale non contestable
    (Nonnotte, Ceuleneer, Benoit, EPSL, 2005, sous presse). On voit par
    exemple, dans la figure ci-dessous extraite de ce papier, que les cpx du
    site 334 se placent sur un trend de boninites (Site ODP 786) et non sur
    le trend des cumulats gabbroiques « classiques » de dorsales
    échantillonnés en d’autres sites ODP. Les processus géologiques
    conduisant à la formation de magmas de type andésite-boninite,
    n’existent donc pas uniquement en zone de subduction, mais peuvent très
    bien opérer aux dorsales, en contexte d’expansion océanique.

    Nés dans un environnement froid, ces liquides " lithosphériques " ne
    pourraient migrer sur de longues distances sans cristalliser, ce qui est
    en accord avec leur mode d'affleurement sous forme d'essaims de
    pegmatites, leur rareté dans les niveaux crustaux de l'ophiolite et des
    dorsales et leur absence sous forme de laves émises aux dorsales. Il est
    toutefois probable qu'un mélange partiel entre liquides lithosphériques
    et liquides asthénosphériques contribue à la variabilité géochimique
    des MORBs. C’est une hypothèse relativement provocatrice qui jette un
    pavé dans la mare de certaines théories de géo-dynamique chimique, cette
    variabilité étant classiquement attribuée à des hétérogénéités
    mantellaires.

    L’intérêt de ces découvertes est de mieux comprendre ce qui se passe
    dans la zone frontière située à l’interface entre hydrothermalisme et
    magmatisme, fondamentale pour les échanges géochimiques
    lithosphère-hydrosphère, mais encore très peu comprise actuellement. La
    poursuite de ce type d’études pourrait constituer un axe de coopération
    original avec les modélisateurs de l’équipe (Michel Rabinowicz, Pierre
    Genthon, …).



    Durant l'hiver 2000-2001, Marie Python a participé à une campagne du RV
    Knorr dirigée par Henry Dick (WHOI) le long d'un secteur de la dorsale
    sud-ouest indienne qui compte parmi les segments à taux d'expansion les
    plus lents de la dorsale océanique mondiale. Cette situation, du fait de
    la faible productivité magmatique et de la faible épaisseur crustale,
    est idéale pour la mise à l'affleurement de roches du manteau. Les
    échantillons de péridotites mantellaires dragués au cours de cette
    campagne sont particulièrement riches en veines et filons gabbroïques et
    pyroxénititiques. Nous disposerons ainsi d'un point de comparaison très
    utile entre l'environnement ophiolitique et un environnement océanique
    autre que ceux que nous-mêmes ou nos collègues ont étudiés (zone MARK,
    Hess Deep, MAR 15°N, segments moins « lents » de la SWIR, …). Nous avons
    initié l’étude des échantillons du Knorr (microsonde et LA-ICP-MS) dans
    le cadre du DEA de Céline Dantas (Toulouse, 2003). Nous avons montré
    que les pyroxénites étaient différentes à de nombreux points de vue des
    pyroxénites d’Oman, en particulier elles correspondent à des cumulats de
    plus forte pression et semblent issues d’une source enrichie.

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    par Georges CEULENEER, Pierre GENTHON, Michel GREGOIRE, Marc MONNEREAU, Anne ORMOND,
    Michel RABINOWICZ et Mike TOPLIS.


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