Toward a better understanding of olivine-hosted melt inclusion compositional variability

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ID Serval
serval:BIB_66AE3E007759
Type
Thèse: thèse de doctorat.
Collection
Publications
Titre
Toward a better understanding of olivine-hosted melt inclusion compositional variability
Auteur(s)
Manzini  Mélina
Directeur(s)
Baumgartner Lukas P., Bouvier Anne-Sophie
Détails de l'institution
Université de Lausanne, Faculté des géosciences et de l'environnement
Adresse
Faculté des géosciences et de l'environnement
Université de Lausanne
CH-1015 Lausanne
SUISSE

Statut éditorial
Acceptée
Date de publication
2017
Langue
anglais
Résumé
Olivine hosted melt inclusions are widely used to constrain the primitive melt composition, unaffected by superficial processes. However, melt inclusions always show larger compositional variations than lavas or glasses. Moreover, the idea of how olivine grows lias been largely revisited since the discovery of phosphorus (P) zonation in otherwise compo- sitionally homogenous olivine. Understanding the process of melt inclusion entrapment is thus essential to better constrain what melt inclusion composition represents. Coupling structural observations (elemental X-ray maps, especially from P and NanoSIMS profiles) with in-situ compositional data (major, trace, volatiles, P contents and oxygen isotope ratios) of melt inclusions and olivine from two différent samples from the Atlantic ridge, we show that olivine might be polyphasé modified by dissolution and re-precipitation after their formation and melt inclusion entrapment and prior to the éruption. This process is probably due to adiabatic décompression melting. Melting of olivine, which encompass a rapid growth event and lias thus entrapped boundary layers enriched in incompatible elements, can lead to melt inclusions with a modified composition. The new melt inclusion will tlius have a composition, at least for P, that is not représentative of the primary melt. NanoSIMS profiles in olivine allows calculating their residence time within the magmatic system, which is in the order of a few days to a few weeks. Melt inclusions from the studied MORB samples have large oxygen isotope variations (>2.5%o) uncorrelated with other geochemical indicators. The origin of these variations is not totally understood yet, but they can represent local, grain scale processes rather than mantle source heterogene- ity. In subduction zones, these processes might be overprinted by the influence of slab fluids. As chlorine isotopes do not fractionate at magmatic temperatures, they should retain the source signature and can thus help to identify the respective contribution(s) of différent lithologies to the Cl enrichment of the mantle. We developed a method and a set of standards to measure chlorine isotope in glasses with SIMS and analysed melt inclusion from 3 différent volcanic arcs (Vanuatu, Aeolian and Lesser Antilles). We show that the différent arcs have a différent $37C1 signature, which is possibly due to a différent geometry in the subduction zone (e.g. différent dip angle of the subducting plate), causing différent depth of fluids release and thus différent origins of fluids (sediments, serpentinites or marine pore fluids for example).
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Les inclusions vitreuses piégées dans les olivines sont couramment utilisées pour contraindre la composition primitive du magma, non affectée par les processus superficiels. Cependant, les inclusions vitreuses montrent une gamme de composition beaucoup plus large que les laves et verres volcaniques. La mise en évidence de zonation en phosphore (P) dans des olivines homogènes pour tous les autres éléments a fait largement évoluer la pensée du mécanisme de croissance des olivines. Comprendre les processus de piégeage des inclusions est donc essentiel afin de déterminer ce que représente réellement la composition de ces inclusions. En couplant des observations structurelles (carte (microsonde électronique) et profiles (NanoSIMS)) de la concentration en P avec des données in-situ de la composition (concentrations en éléments majeurs, P, traces et volatils, et isotopes de l'oxygène) des inclusions et des olivines hôtes de deux différents échantillons de la ride médio océanique atlantique, nous montrons que les olivines et les inclusions vitreuses peuvent subir un épisode de dissolution et de re-précipitation entre le moment de leur formation et l'éruption du magma qui les charrie. Ce processus est causé par la décompression adiabatique. La dissolution d'une olivine ayant subi une croissance rapide va générer un magma localement enrichi en P ainsi que peut-être aussi en certains autres éléments incompatibles. Les inclusions piégées au contact de ces zones vont avoir une composition modifiée, au moins pour P. Le temps de résidence dans le système magmatique calculé pour les olivines étudiées est de quelques jours à quelques semaines. Ces inclusions vitreuses montrent de grandes variations en isotopie de l'oxygène qui ne sont pas corrélées avec d'autres indicateurs géochimiques. L'origine de ces variations ne sont pas encore totalement comprises mais elles pourraient être liées au processus de dissolution et re-précipitation à l'échelle du grain. La composition des inclusions vitreuses de MORB n'est donc probablement pas représentative de la composition du manteau mais reflète plutôt les différents processus affectant la composition des magmas et des minéraux entre leur formation et leur éruption. Cependant, dans les zones de subduction, ces processus sont masqués par l'influence des fluides provenant de la déshydratation du slab. Etant donné que les isotopes du chlore ($37C1 ) ne fractionnent pas à température magmatique, ces derniers vont retenir la signature de la source et sont alors utiles pour identifier les fluides responsables de l'enrichissement en Cl du magma dans les zones de subduction, Nous avons développé une méthode d'analyse ainsi que des standards afin de pouvoir mesurer, in-situ (SIMS), les isotopes du chlore dans les verres. Nous avons ensuite analysé des inclusions de 3 différents arcs volcaniques (Vanuatu, Eolien et Petites Antilles). Les premiers résultats montrent que les différents arcs étudiés sont caractérisés par une signature en <537C1 différente, qui pourrait être due à une géométrie distincte au niveau de la zone de subduction. Cette différence va alors influencer le type de fluides relâchés par la plaque subductante (sédiments, serpentinites ou marine pore fluides).

Création de la notice
31/03/2017 16:24
Dernière modification de la notice
20/08/2019 15:22
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