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

Résumé

La série de roche volcanique Thingmúli en Islande est très bien connue comme un exemple classique de liquides issus de cristallisation fractionnée. Dans ce projet deux objectifs ont été fixés. Le premier consiste à tenter de déterminer quelle est l’origine des macrocristaux de plagioclases tandis que le second consiste à déterminer si la cristallisation fractionnée de ces macrocristaux peut produire une variation chimique observable dans les différents types de laves d’un même volcan. La cristallisation fractionnée sera étudiée ici, autant comme un processus chimique qu’un processus physique. Cette étude prend donc en compte la chimie des roches ainsi que la taille des cristaux afin de vérifier et clarifier l’effet de la cristallisation fractionnée. Une analyse au XRF de l’Université de Liège a été réalisée afin d’obtenir la concentration roche-totale de tous les éléments des échantillons. Puis une analyse à la microsonde électronique de l’Université Laval a été faite afin d’obtenir les éléments majeurs des plagioclases. Pour finir, une analyse au LA-ICP-MS a été réalisée à l’Université du Québec À Chicoutimi afin d’obtenir les concentrations des éléments traces des plagioclases des échantillons. Parallèlement à cela, une étude texturale a été réalisée à l’aide des courbes CSD (Crystal Size distribution). Pour répondre au premier objectif, des calculs avec les équations de Namur et al. (2012) et une comparaison des coefficients de partage avec la compilation de données de Bédard (2006) ont été effectués. Il en est ressorti que la plupart des macrocristaux qui composent les roches sont des antécristaux en déséquilibre avec le liquide initial. La plupart de ces liquides ont déjà eu un fractionnement des plagioclases avant l’incorporation d’antécristaux. Pour atteindre le second objectif, un bilan de masse, une modélisation du fractionnement avec l’équation de Rayleigh et une modélisation avec le logiciel Pele ont été réalisés. Suite au bilan de masse, lors du fractionnement, l’effet de la cristallisation des macrocristaux de plagioclases ne semble pas faire une grande différence entre le liquide restant et les roches totales. En effet, l’écart créé n’est pas suffisant (1 à 3 %) par rapport à la réalité observée. La modélisation du fractionnement avec l’équation de Rayleigh a montré que la tendance générale des courbes de fractionnement ne semblait pas être vraiment en accord avec la tendance générale des données roches totales de nos échantillons. Or, si le fractionnement ne suit pas la tendance générale créée par les roches totales, cela signifie que les macrocristaux de plagioclases ne sont pas les seuls responsables de l’évolution chimique du magma. Pour finir, la modélisation avec le logiciel Pele a démontré que la cristallisation des plagioclases se produit majoritairement entre 1200 et 1000 °C, donc que la plupart des plagioclases se retrouvant dans les roches intermédiaires et felsiques (ayant des températures de formation plus froides) se sont formés lors de la formation des basaltes. Donc les macrocristaux de plagioclases ne peuvent pas à eux seuls expliquer l’évolution et la variation chimique de la suite magmatique. Cela implique que le fractionnement simultané de plusieurs phases minérales (plagioclases, clinopyroxènes, magnétites…) ainsi qu’un apport extérieur de matière semble être à l’origine de la différentiation du magma de la suite volcanique de Thingmúli. D’après l’étude texturale, il semblerait que lors de la création des basaltes, il y a eu un premier mélange de magma créant les ruptures de pente sur les CSD ayant les plagioclases les plus matures. Puis, avant l’éruption des rhyolites, il y aurait eu mélange d’un autre magma leur apportant de nouveaux antécristaux.