Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Subduction is one of the major geodynamical process active during the Earth evolution. The characterization of arc magmas, their evolution through space and time, and the relationship between arc magmatism and continental crust forming processes, constitute the main research topics in petrology and geochemistry since the last three decades. This study focuses on an exhumed portion of the Kohistan Arc (N Pakistan), which is an exceptional ‘in situ' laboratory to study and follow through time the processes active on subduction zones. Based on a pluri-geochemical approach, this study allows unraveling two major issues : 1/ The lack of a cogenetic relationship between the arc root (i.e. ultramafic rocks) and the overlying gabbroic crustal section. The Jijal ultramafic section does not bear a crustal origin and was emplaced at ~117 Ma via a magma-rock reaction between REE-depleted ‘boninite-like' melts and the pre-existing lithospheric mantle with Indian-MORB affinities; 2/ A three-stage geodynamical model covering the arc evolution through ~30 Ma. This model starts with the onset of the subduction followed by the building of the volcanic arc (1st stage). The 2nd stage corresponds to a major thermal event, characterized by abundant magma underplating and by granulitisation of the arc base. Recycling of the residual/cumulative lower crust into the convective asthenospheric mantle was efficient during this stage, and probably related to thermo-mechanical erosion processes. The last stage, between ~95 and 85 Ma, seals the end of the intra-oceanic subduction and corresponds to an “amagmatic” period. This step is followed by a voluminous, but short, magmatic pulse at ~85 Ma, occurring just before the arc-continent collision. At last, this study emphasizes the more mafic composition of the investigated crustal arc section when compared to the bulk continental crust. Nevertheless the arc section composition nicely fits with the lower continental crust average.
Les zones de subduction représentent des zones d'évolution clés dans la compréhension des processus géologiques majeurs actifs sur notre planète. En particulier, la caractérisation et l'évolution des magmas générés dans les zones d'arcs océaniques et la relation entre leur genèse et les processus de croissance crustale sont des axes primordiaux. Cette étude est focalisée sur la portion d'arc océanique exhumée du Kohistan (Nord Pakistan) qui constitue un laboratoire exceptionnel pour appréhender cette problématique. Basée sur une approche géochimique multi-méthodes (éléments majeurs et en trace, isotopes), cette étude a permis d'établir : 1/ l'absence de relation génétique directe entre les roches ultrabasiques de la racine de l'arc et la section crustale sus-jacente. La formation de la séquence ultrabasique de Jijal se produit à ~117 Ma via une réaction de type magma-roche entre des liquides de type boninitique (appauvris en terres rares), et le manteau lithosphérique de type MORB-Indien ; 2/ un modèle géodynamique en trois stades majeurs résumant l'évolution de l'arc océanique et de la subduction sur une période d'environ 30 Ma. Ce modèle débute par l'initiation de la subduction et la formation de l'arc volcanique s.s. (1er stade) ; le 2ème stade correspond à un évènement thermique majeur. Il est représenté par un sous-placage important de magmas et une granulitisation intense de la base de l'arc. Le recyclage de la croûte inférieure cumulative et résiduelle, dans le manteau sous-jacent, se produit durant cette étape vraisemblablement suite à des processus d'érosion thermo-mécanique. Le dernier stade, entre 95 Ma et 85 Ma, scelle la fin du fonctionnement de la zone de subduction et correspond à une période amagmatique suivie par une brève reprise du magmatisme avant la collision de l'arc après 85 Ma. Enfin, une modélisation numérique comparative avec la croûte continentale globale met en évidence la composition significativement plus basique de la croûte de l'arc insulaire du Kohistan. De fortes similitudes sont en revanche observées entre la section d'arc étudiée et la croûte continentale inférieure.
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : International audience
We present a chronological (K-Ar), petrologic and geochemical study (major and trace elements, Sr-Nd isotopes) of Middle Miocene (ca. 16-14 Ma) calc-alkaline rocks (basalts to andesites) extruded in the present-day back-arc region of Central Patagonia (Zeballos Volcanic Sequence (ZVS), 47 S). This magmatism started shortly after mafic plutonism ceased in the arc region (ca. 16 Ma, 200 km west), and ended ca. 2 My before the onset of voluminous slab tear-related back-arc alkaline basaltic magmatism (ca. 12 to Pliocene). The studied calc-alkaline rocks have a typical subduction-related signature (high LILE/HFSE ratios, depletion in Nb, Ta and Ti; Ba/La >20; Ta/Hf <1.5; (Sr-87/Sr-86)(o)=0.70366-0.70402, epsilon(Nd)=+0.1-+3.8). Major and trace elements contents are consistent with their evolution by closed system fractional crystallization of a presumed parental liquid similar in composition to the most basic rock of the suite. Moreover, a strong subducted sediment imprint is recognized (increasing Th/HFSE and decreasing Ce/Pb during differentiation). However, these rocks show striking similarities with volcanic complexes emplaced above areas where a gently dipping slab occurs (high K contents; similar LREE/HREE, Nb/Zr, Ba/Nb; Th/Hf; Th/Ta, Ta/Hf<0.3), particularly the present-day Andean flat-slab region and the Neuquen Basin during the Late Miocene. A comprehensive tectono-magmatic model is here presented to explain the generation and extrusion of these calc-alkaline magmas during the Middle Miocene. The development of a transient low-angle subduction and the resulting eastward migration of the volcanic front are then proposed. Mixing between stored remnants of calc-alkaline magmatism and later primitive alkaline melts is envisioned as the most likely process accounting for the transitional signature (i.e., intermediate between calc-alkaline and alkaline, La/Nb >I; TiO2 <2 wt%) of some basalts extruded synchronously with genuine alkaline lavas in the Neogene Patagonian Plateau Lavas province.
Volcanismo calcoalcalino durante el Mioceno Medio en Patogonia Central (47°S): petrogenesis e implicaciones en la dinamica de placas. En este trabajo se presenta un estudio cronologico (K-Ar), petrologico y geoquimico (elementos mayores y trazas, isotopos de Sr-Nd) de rocas calcoalcalinas (basaltos a andesitas) del Mioceno Medio (16-14 Ma) que ocurren en una posicion de trasarco en Patagonia Central (47°S; Secuencia Volcanica Zeballos, SVZ). Este magmatismo comenzo poco despees de que el plutonismo mafico cesara en la region bajo el arco (ca. 16 Ma, 200 km al oeste), y termino ca. 2 My antes del comienzo de un voluminoso evento magmatico basaltico alcalino desarrollado en el trasarco, relacionado con ventanas astenosfericas, que continuo hasta el Pleistoceno. Las rocas calcoalcalinas estudiadas tienen una quimica tipicamente relacionada con procesos de subduccion (altas razones LILE/HFSE, empobrecimientos en Nb, Ta y Ti; Ba/La>20; Ta/Hf l,5; (87Sr/86Sr)0=0,70366-0,70402, End~O,1±3,8); y sus contenidos de elementos mayores y trazas son consistentes con una evolucion por cristalizacion fraccionada, en un sistema cerrado, desde un liquido parental de composicion similar a la de la roca mas basica del conjunto analizado. Se reconoce, ademas, la influencia de sedimentos subductados en la composicion de estos magmas (aumento de la razon Tb/HFSE y disminucion de la razon Ce/Pb durante la diferenciacion). Sin embargo, estas rocas muestran importantes similitudes composicionales con las de complejos volcanicos emplazados sobre areas donde ocurre subduccion de bajo angulo (altos contenidos de K, similares razones LREF/HREE, Nb/Zr, Ba/Nb; TblHf; TblTa, Ta/Hf O,3), particularmente rocas de la actual region de subduccion plana en Chile central-Argentina y de la cuenca de Neuquen durante el Mioceno Superior. Se propone aqui un modelo tectono-magmatico que explica la generacion y extension de magmas calcoalcalinos en una posicion de trasarco durante el Mioceno Medio en Patagonia mediante el desarrollo de un fenomeno transiente de subduccion de bajo angulo y el consiguiente desplazamiento hacia el este del frente volcanico. Ademas, la mezcla entre remanentes de este magmatismo calcoalcalino almacenados en la corteza y fundidos alcalinos posteriores, provenientes de la astenosfera, se presenta como el proceso responsable de la generacion de la signatura transicional (i.e., intermedia entre calcoalcalina y alcalina, La/Nb>1; TiO2 2 wt%) reconocida en algunos basaltos que ocurren contemporaneamente con otros puramente alcalinos en la provincia de las Lavas Neogenas de Plateau de la Patagonia.
ANDEAN GEOLOGY

insu-00561888
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00561888
DOI : 10.5027/andgeo2010-678

Éditeur(s) : Gauthier-villars
Résumé : The submersible-study of four segments of the East Pacific Rise between 17 degrees and 18 degrees 40'S, where the spreading rate is greater than 150 mm/a, allows us to confirm the variability of the accretion processes. The segment between 17 degrees and 17 degrees 30'S shows an intense present-day magmatic activity. The one between 18 degrees 10' and 18 degrees 22'S shows a mainly tectonic activity. The segment between 18 degrees 22' and 18 degrees 37'S is an intermediate stage with an axial graben in which fresh lavas were emplaced by an extremely young eruption. On all the segments the hydrothermal activity exists ranging from shimmering water up to black smokers, It is associated with different stages of animal colonization.
L'étude par le submersible Nautile de quatre segments de la Dorsale Est Pacifique entre 17° et 18°40'S où le taux d'ouverture est de plus de 150 mm/an, permet de confirmer la variabilité des processus de l'accrétion dans le temps et dans l'espace. Le segment compris entre 17° et 17°30'S montre une intense activité magmatique actuelle ou sub-actuelle, celui compris entre 18°10' et 18°22'S montre une activité essentiellement tectonique et celui compris entre 18°22' et 18°37'S une combinaison des deux, le graben d'extension étant partiellement rempli de laves émises lors d'une éruption extrêmement récente. Partout existe une activité hydrothermale, allant de l'émission de fluides moirés à des fumeurs noirs, associée à divers stades de colonisation animale.
Comptes Rendus de l'Academie des Sciences Serie II (1251-8069) (Gauthier-villars), 1994-10 , Vol. 319 , N. 7 , P. 811-818

Droits : Académie des Sciences
http://archimer.ifremer.fr/doc/00183/29458/27840.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00183/29458/

Éditeur(s) : Gauthier-villars
Résumé : The aim of the HYFIFLUX-SONNE 99 cruise was the geological, biological and chemical study of the 2 triple-junctions characterizing the oceanic accretion in the North Fiji Basin. Multibeam bathymetric coverage, in situ observations and sampling confirmed the existence of an active spreading ridge immediately west of the Fiji islands (WFR), and gave an evaluation of the magmatic and hydrothermal activity of the central ridge (CSR). New hydrothermal sites have been discovered and sampled.
La campagne HYFIFLUX-SONNE 99 a eu pour objectif l'étude géologique, biologique et chimique des 2 triples jonctions qui caractérisent l'accrétion océanique dans le bassin nord fidjien. La couverture bathymétrique multifaisceaux, l'observation in situ et l'échantillonnage ont permis de confirmer l'existence d'un axe d'accrétion actif immédiatement à l'Ouest des îles Fidji (WFR), et d'évaluer l'activité magmatique et hydrothermale à l'extrémité nord de l'axe central (CSR). De nouveaux sites hydrothermaux ont été découverts et échantillonnés.
Comptes Rendus de l'Academie des Sciences Serie II Fascicule A-Sciences de la Terre et des Planetes (Gauthier-villars), 1995-08 , Vol. 321 , N. 3 , P. 239-246

Droits : Académie des Sciences
http://archimer.ifremer.fr/doc/00183/29453/27843.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00183/29453/