Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Des roches alcalines mafiques du Méso-Cénozoique affleurent sous forme de dykes subvolcaniques et de diatrèmes dans les provinces de Guangxi et de Hunan de la Chine septentrionale. Ces roches, localisées approximativement à 1000 km de la côte est de la Chine, constituent une zone interne continentale distincte de l'importante zone volcanique côtière du pacifique. Les roches de la zone interne sont divisées en deux grands groupes. Le premier groupe comprend des roches d'affinité lamproïtique et le deuxième, des basanites et des trachybasaltes. Des basaltes divins alcalins ont été reportés dans la zone interne mais aucun n'a été échantillonné.

Les basanites et les trachybasaltes sont d'âge cénozoïque (51-28 Ma). Ils sont relativement riches en fer et leur Mg#<66. Les basanites ont des contenus en MgO (9-10% poids) et en Ni (~200 ppm) élevés et contiennent des xénolithes ultramafiques centimétriques du manteau supérieur. Ceci indique un faible degré de différenciation pour les basanites. Comparés aux basanites, les trachybasaltes montrent: un étalement des concentrations plus important du MgO (5.5-6.4% poids) et du Ni (163-251 ppm), des concentrations plus faibles en CaO (6.5-7.3%) et en Se (~13 ppm) et plus élevées en AI2O3 (-15%). Ceci atteste probablement de la cristallisation d'un clinopyroxène riche en calcium. Les basanites et trachybasaltes montrent des diagrammes arachnides similaires, fortement enrichis en éléments en traces traces incompatibles. Les éléments suivants de ces roches: La, Nb, Ta, K, Th et Ba, montrent des enrichissements de l'ordre de 100 à 130 fois par rapport au manteau primitif et de 2 à 3 fois par rapport à celui des basaltes des îles en arc et des îles océaniques. Les patrons de distribution des éléments en traces sont comparables à ceux des basanites du Kenya associées au rift de l'Afrique de l'est. Une des caractéristiques importante des patrons basanites et des trachybasaltes est que l'enrichissement en éléments lithophiles à grand rayon ionique "LELE" (Ba, Th, U) est similaire, ou sensiblement plus bas que celui du La. Conséquemment, ces patrons sont difficilement explicables par une fusion partielle d'une source mantellique primitive ou encore par affinage de zone. Ceci est consistant avec le Mg# qui est trop élevé dans ces roches pour impliquer une telle source. Cependant, la majorité des amphiboles mantelliques ont des Mg# similaires à celui des basanites et des trachybasaltes. Or, dans les roches alcalines volcaniques il est fréquent de trouver des xénolithes mantelliques veinés par des amphiboles et ceux-ci sont souvent enrichis en éléments en traces incompatibles. Donc, la péridotite veinée d'amphiboles représente probablement la source des basanites et des trachybasalts.

Les lamproïtes, d'âge mésozoïque (~132-135 Ma), sont très riches en MgO (15.5-16.9% poids) et CaO (11-14% poids), pauvres en A12O3 (8.1-8.8% poids) et les ratios K/Na et K/Al sont beaucoup plus élevés que ceux des basanites et des trachybasaltes. Les teneurs en éléments incompatibles de ces roches sont également plus élevées que celles des basanites et des trachybasaltes et le degré de différenciation de ces éléments est plus fort. C'est ainsi que la teneur en Ba atteint 210-450 fois celle du manteau primitif, que le La est au même niveau que dans les basanites et que les valeurs en terres rares lourdes "HREE" sont la moitié de celles des basanites. Un tel enrichissement en éléments en traces, en particulier les "LILE", élimine un manteau primitif comme source. Une contamination crustale peut expliquer le fort enrichissement en éléments traces mais pas le haut contenu en MgO couplé avec une faible valeur en A12O3 et doit être également rejetée. Le très haut Mg# de ces roches indique une source appauvrie en composants basaltiques. La déplétion marquée en "HREE" dans les lamproïtes comparée aux basanites peut indiquer soit une rétention de grenat à la source soit une perte de grenat dans celle-ci antérieurement à la formation des lamproïtes. Par ailleurs, les lamproïtes montrent des anomalies marquées en Ta-Nb et Zr-Hf-Ti sur les diagrammes arachnides. Ces anomalies, typiques du magmatisme des zones de convergence, sont possiblement des indices de l'existence de reliques de matériaux provenant d'une ancienne zone de Benioff sous la région considérée. Les arguments ci-dessus indiquent que la source des lamproïtes aurait été métasomatisée.

Spatialement, les basanites et les trachybasaltes sont étroitement associés avec les lamproïtes. Ils partagent aussi certains traits géochimiques communs: les patrons de "REE" sont similaires aussi bien au niveau de la forme des patrons que des teneurs. Bien que le magmatisme lamproïtique soit traditionnellement considéré comme indépendant du magmatisme dont dérive les basanites et les trachybasaltes, la distribution des rapports K/Na dans les roches mafiques alcalines remet ceci en question. C'est ainsi que sur le diagramme logarithmique K/Na vs (La/Nb)N l'ensemble des roches mafiques d'origine mantellique se distribue selon un couloir rectilinéaire ou l'augmentation du ratio K/Na est proportionnel à la différenciation des "REE". Ceci indique que la différenciation des "REE" et du rapport K/Na résultent de processus pétrogénétiques reliés. De la même façon, les roches moyennes suivantes: les basaltes alcalins, les lamprophyres mafiques, les lamproïtes et les kimberlites montrent une corrélation négative entre le MgO et TA12O3. Cette lignée évolutive peut être reliée aux mêmes processus pétrogénétiques. Le processus d'une fusion partielle d'un pyrolite, seule ou combinée avec de la contamination crustale, ne permet pas d'expliquer les lignées évolutives précitées. Un processus d'une différenciation de la source par un métasomatisme du matériau mantellique peut expliquer les lignées évolutives.

En résumé, les conclusions de ce travail sont: (1) les basanites et les trachybasaltes sont vraisemblablement formés à partir d'un manteau lherzolitique veinés d'amphiboles et enrichit en éléments incompatibles. La fusion partielle de la source est provoquée par un rift contintal Cénozoïque dans la région orientale de la Chine et les roches sont probablement une extension vers le continent de la province basaltique cotière du pacifique. (2) les lamproïtes sont les produits d'un magmatisme post-collisionnel au Mésozoïque. Ils dérivent d'une péridotite à phlogopite avec un haut ratio K/Na, appauvrie en composants basaltiques et enrichie sélectivement en potassium et en éléments incompatibles par métasomatisme. La zone à péridotite à phlogopite se trouve au niveau des péridotites à grenat en dessous des péridotites à amphibole qui est la source des trachybasaltes et des basanites. (3) Les zones à péridotite à phlogopite et à péridotite à amphibole forment une structure métasomatique à double couche causée, à différentes pressions, par un métasomatisme progressive résultant d'agents métasomatiques venant de plus profond dans le manteau.