Les arcs volcaniques comme les Cascades, le Japon, l’Indonésie ou les Caraibes produisent des laves qui ont une signature géochimique précise et definie, enrichie en volatils et éléments qui peuvent etre transportés dans les fluides hydrothermaux. Cette signature des volcans d’arcs (volcans gris) trouve son origine dans la plaque de croute océanique subductée ou les éléments sont extraits de la croute et de sa couverture sédimentaire par les fluides liberés par les réactions métamorphiques a haute pression (voir par exemple ici).En tres court: ces deux articles montrent que le seul moyen possible pour le magma formé 100 km sous les volcans gris d'atteindre la surface est d'emprunter des conduits bien définis qui préservent toutes les caractéristiques chimiques du magma. Le transfert de magma au travers de la porosité des roches et au moyen de diapirs ne permet pas de garder une signature géochimique caractéristique des volcans gris
Signature géochimique a préserver pendant les ~100 km de remontée du magma
Vert: Composition de Basaltes d'Arc Insulaire (IAB)
Bleu: Composition moyenne de sediments subductes (GLOSS)
Orange: Composition moyenne de la croute continentale terrestre (BCC)
http://link.springer.com/article/10....410-014-1095-2
Le premier article décrit l’interaction des fluides extraits de la subduction avec le manteau directement au dessus entre 80 et 150 km de profondeur. Cette interaction entre peridotite et fluides permet la formation d’un assemblage métasomatique contenant de la phlogopite (mica noir) et de la katophorite (amphibole sodique). La découverte d’une amphibole sodique a cette profondeur repousse la limite de stabilité de ce groupe de minéraux dans le manteau de 80 km (pargasite) a 150 km. La fusion de ce type de manteau est également determinée et varie entre 900ºC (a ~85km) et 975ºC (a ~110km), a des profondeurs plus importantes, il n’y a plus de point de fusion clair et le système roche + fluide devient supercritique.
Photos a la microsonde electronique de differentes experiences. En vert, olivine; en bleu, orthopyroxene; en rouge, grenat; en brun, mica; en jaune, amphibole. Le gris est un verre magmatique, le blanc est du materiel de la capsule experimental (or ou palladium), le noir sont des spheres de carbone.
Les deux images du dessus sont le resultat d'experience simulant un transfert selon des veines; les deux images du dessous representent un tranfert de magma percolant dans la peridotite.
http://geology.gsapubs.org/content/e...026.1.abstract
Le second article est une modélisation experimentale des interactions possibles entre le fluide de subduction et le manteau et les consequences que cela a sur le transfert de magma qui a lieu ~100 km en dessous des volcans d’arc. L’étude montre que la percolation de fluides dans le manteau entraine la formation de mica et d’amphibole, laissant un magma résiduel qui atteint la surface. La signature géochimique de ce magma est considerablement modifiée par la formation des mineraux cités en profondeur. L’autre possibilité est un transfert de fluides selon des discontinuités (conduits, veines, dyke, canaux). Cette focalisation du transfert réduit considérablement la surface d’interaction avec le manteau. Ce type de transfert ne permet pas la formation de micas et d’amphiboles et forme plutot une carapace de pyroxenes et de grenats autour du conduit, empechant toute interaction profonde avec le manteau environnant. Les fluides et magmas qui atteignent la surface selon ce mode de transfert conservent toutes les proprieties chimiques et isotopiques que l’on connait dans les laves sortant des volcans d’arc.
Schema montrant les differences entre un transfert par percolation ou focalisé
T-K
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, meme si certaines modelisations sont entierement informatiques. Il s'agit juste de simplifier considerablement le systeme naturel pour permettre aux experiences en laboratoire d'etre interpretables et d'en tirer des conclusions utilisables.