Caractérisation Géochimique des Péridotites de l'ophiolite d'Oman : processus magmatiques aux limites lithosphère/asthenosphère
Résumé
The 93 samples of peridotite selected for this study in 3 massifs of the Oman ophiolite are representative of an area about 5000km2 of a fast spreading ridge. Relative to the segmentation, the sampling includes both the lithosphere of a new segment (0 to 4km below the moho), its limits (shear zones), and the young lithosphere (1 to 2 Ma) in which this new segment opens (between 0 to 12km below the moho).
* The totality of the mantle explored is composed of refractory peridotites, comparable to those exposed in other ophiolites and to the abyssal peridotites. Nevertheless, peridotites are enriched in very incompatible elements, involving a reactive percolation by fluids and a re-enrichment in clinopyroxene, as recorded by the occurrence of clinopyroxene-rich-harzburgites.
* The new segment has additional chemical characteristics, like high Cr number spinel (Cr#>50), which appears not to be assigned to dunites or to a particular geodynamic environment, and different pyroxene compositions, which involve higher temperatures of closure in relation with a process of magmatic percolation.
* The transition zone at the axis of the new segment is marked by the
importance of liquid/rock reactions which concern all rock types : harzburgites, dunites and impregnated dunites.
* The limits of the new segment (shear zones) and the base of the ophiolite are characterised by porphyroclastic BT textures (<1000°C) and by enrichment in clinopyroxene. These clinopyroxenes are interpreted as product of fractional crystallisation of magmas associated with a percolating front at limit between convective mantle/conductive mantle.
* All rocks show a contamination by seawater, traced by high radiogenic 87Sr and 207Pb isotopic ratios, acquired mostly before serpentinization process (T>500°C).
This study points out the importance of ridge segmentation in the control of magmatic and hydrothermal processes at a fast spreading ridge.
Key words : oceanic peridotites, asthenosphere/lithosphere limit, magmatic and hydrothermal processes, Oman ophiolite, petrology, geochemistry, Sr and Pb isotopes.
* The totality of the mantle explored is composed of refractory peridotites, comparable to those exposed in other ophiolites and to the abyssal peridotites. Nevertheless, peridotites are enriched in very incompatible elements, involving a reactive percolation by fluids and a re-enrichment in clinopyroxene, as recorded by the occurrence of clinopyroxene-rich-harzburgites.
* The new segment has additional chemical characteristics, like high Cr number spinel (Cr#>50), which appears not to be assigned to dunites or to a particular geodynamic environment, and different pyroxene compositions, which involve higher temperatures of closure in relation with a process of magmatic percolation.
* The transition zone at the axis of the new segment is marked by the
importance of liquid/rock reactions which concern all rock types : harzburgites, dunites and impregnated dunites.
* The limits of the new segment (shear zones) and the base of the ophiolite are characterised by porphyroclastic BT textures (<1000°C) and by enrichment in clinopyroxene. These clinopyroxenes are interpreted as product of fractional crystallisation of magmas associated with a percolating front at limit between convective mantle/conductive mantle.
* All rocks show a contamination by seawater, traced by high radiogenic 87Sr and 207Pb isotopic ratios, acquired mostly before serpentinization process (T>500°C).
This study points out the importance of ridge segmentation in the control of magmatic and hydrothermal processes at a fast spreading ridge.
Key words : oceanic peridotites, asthenosphere/lithosphere limit, magmatic and hydrothermal processes, Oman ophiolite, petrology, geochemistry, Sr and Pb isotopes.
Les 93 échantillons selectionnés pour cette étude dans 3 massifs de l'ophiolite d'Oman sont représentatifs d'une zone d‘environ 5000km2 d'une paléodorsale rapide. En rapport avec la segmentation, l'échantillonnage comprend à la fois la lithosphère du nouveau segment (0 à 4km sous le moho), ses limites (zones de cisaillement) et la jeune lithosphère (1 à 2Ma) dans laquelle il s'ouvre, entre 0 et 12 km sous le moho.
*L'ensemble du manteau exploré est composé de péridotites très réfractaires, comparables à celles des autres ophiolites et aux péridotites abyssales. Néanmoins, il montre un enrichissement en éléments très incompatibles, impliquant une percolation réactive par des fluides, et une refertilisation partielle en clinopyroxène, comme le montre la présence de harzburgites riches en cette phase minérale.
*Le nouveau segment possède des caractéristiques chimiques supplémentaires, tel le rapport Cr# élevé (>50) des spinelles, qui n'apparaît pas spécifique des dunites ou d'un environnement géodynamique particulier, et la composition différente des pyroxènes, qui implique des températures de blocage plus élevées en relation avec un processus de percolation magmatique.
*La zone de transition à l'axe du nouveau segment s'identifie par l'importance des réactions liquide/roche qui concernent l'ensemble des lithologies : harzburgites, dunites et dunites imprégnées.
*Les limites du nouveau segment (zones de cisaillement) et la base de la nappe sont caractérisées par des textures porphyroclastiques BT (<1000°C) et des enrichissements en clinopyroxènes. Ceux-ci sont interprétés comme une cristallisation partielle de magmas associée à un front de percolation aux limites manteau convectif/manteau conductif.
*L'ensemble des faciès montre une contamination par l'eau de mer, impliquant des rapports du 87Sr et du 207Pb radiogéniques, largement acquise avant la serpentinisation (T>500°C).
Cette étude met l'accent sur l'importance de la segmentation dans le contrôle des processus magmatiques et hydrothermaux aux dorsales rapides, notion qui permettra de progresser dans la compréhension de ces processus.
*L'ensemble du manteau exploré est composé de péridotites très réfractaires, comparables à celles des autres ophiolites et aux péridotites abyssales. Néanmoins, il montre un enrichissement en éléments très incompatibles, impliquant une percolation réactive par des fluides, et une refertilisation partielle en clinopyroxène, comme le montre la présence de harzburgites riches en cette phase minérale.
*Le nouveau segment possède des caractéristiques chimiques supplémentaires, tel le rapport Cr# élevé (>50) des spinelles, qui n'apparaît pas spécifique des dunites ou d'un environnement géodynamique particulier, et la composition différente des pyroxènes, qui implique des températures de blocage plus élevées en relation avec un processus de percolation magmatique.
*La zone de transition à l'axe du nouveau segment s'identifie par l'importance des réactions liquide/roche qui concernent l'ensemble des lithologies : harzburgites, dunites et dunites imprégnées.
*Les limites du nouveau segment (zones de cisaillement) et la base de la nappe sont caractérisées par des textures porphyroclastiques BT (<1000°C) et des enrichissements en clinopyroxènes. Ceux-ci sont interprétés comme une cristallisation partielle de magmas associée à un front de percolation aux limites manteau convectif/manteau conductif.
*L'ensemble des faciès montre une contamination par l'eau de mer, impliquant des rapports du 87Sr et du 207Pb radiogéniques, largement acquise avant la serpentinisation (T>500°C).
Cette étude met l'accent sur l'importance de la segmentation dans le contrôle des processus magmatiques et hydrothermaux aux dorsales rapides, notion qui permettra de progresser dans la compréhension de ces processus.