Apport des inclusions magmatiques et de la fusion expérimentale d'une source mixte péridotite-pyroxénite à l'étude des mécanismes de genèse des magmas d'arc sous-saturés en silice

Les laves emises en domaine de subduction sont dominees par des compositions calcoalcalines a hypersthene normatif. En revanche, les inclusions magmatiques piegees dans les olivines magnesiennes (Fo ≥ 88) des basaltes d’arc presentent des compositions alcalines, a nepheline normative. Bien que leurs compositions en elements traces incompatibles ne different pas de celles de leurs laves hotes, ces magmas ne peuvent pas s’expliquer par les modeles classiques de formation des laves d’arc. L’etude d’inclusions magmatiques alcalines de plusieurs arcs du monde a permis de mettre en evidence leur variabilite de composition, en particulier en CaO et Sc, deux elements compatibles dans le clinopyroxene. Le couplage de cette etude avec des modelisations thermodynamiques a aboutit a l’elaboration d’un modele de source impliquant la contribution de clinopyroxenites a amphibole a environ 1 GPa. Les inclusions magmatiques a nepheline normative d’arc seraient ainsi les temoins de l’heterogeneite de source a l’origine des magmas d’arc. Les experiences de fusion partielle du melange homogene clinopyroxenite a amphibole – peridotite hydratee realisees a 1 GPa permettent d’apporter des informations supplementaires quant aux mecanismes de genese des magmas d’arc sous-satures en silice et de mieux comprendre les comportements de fusion des deux types de lithologies. Pour des proportions inferieures a ~ 50 % de pyroxenite dans la source, les magmas produits presentent des compositions a hypersthene normatif, comparables aux laves d’arc issues de la fusion de lithologies peridotitiques. Pour des proportions de pyroxenites superieures, les magmas sont a nepheline normative et s’enrichissent en calcium, reproduisant ainsi la gamme de compositions observee pour les inclusions magmatiques. 50 % de melange correspond a la limite de stabilite de l’orthopyroxene. Tant que cette phase est presente dans le residu, les magmas engendres restent a hypersthene normatif. De plus, la presence d’amphibole dans la source permet d’augmenter la sous-saturation des liquides resultants et d’expliquer ainsi les termes les plus riches en nepheline normative de certaines inclusions. Nos experiences de fusion d’une source homogene ont egalement permis de determiner la composition des magmas formes par un processus de fusion plus realiste, impliquant une source heterogene pyroxenite-peridotite. La productivite de liquides des pyroxenites etant superieure a celles des peridotites, les magmas generes a partir d’une source heterogene seront donc principalement pyroxenitiques, c’est-a-dire davantage sous-satures en silice. Ainsi, dans le cas d’un melange de magmas issus d’une source heterogene, la transition entre les compositions a hypersthene et a nepheline normatifs s’effectue aux alentours de 30-40 % de liquides pyroxenititiques, soit pour environ 20-25 % de pyroxenite dans la source. L’origine de ces lithologies dans le manteau sub-arc est attribuee a la delamination de cumulats a clinopyroxene + amphibole presents a la base de la croute des arcs. Les inclusions magmatiques a nepheline normative d’arc auraient enregistre plusieurs etapes de melange entre des liquides quasi-purs de clinopyroxenites et des liquides peridotitiques. L’homogeneite de compositions des laves a hypersthene normatif traduirait en revanche, un stade de melange et de differenciation plus avance, attenuant ainsi la signature pyroxenitique.