Mecanismes de solidification des magmas basaltiques: Etude quantitative texturale et geochmique des laves du volcan Kilauea, Hawaii.

摘要

L'article 1 presente les resultats en elements majeurs et traces (roche totale), les compositions de l'olivine, et les CSDs de 11 echantillons de laves du Mauna Ulu. Les variations chimiques en roche totale sont interpretees comme etant partiellement produites par addition d'olivine dans le systeme magmatique. Les profiles CSD suggerent qu'au moins deux populations d'olivines interviennent : (1) une population d'ages 3-40 ans, caracterisee par une faible densite de "gros" cristaux et des pentes CSD relativement faibles; et (2) une population d'ages 1,5-15 ans, marquee par une forte densite de petits cristaux et des pentes CSD plus fortes. La gamme de compositions de l'olivine suggere que ces cristaux se sont formes a partir de magmas differents, probablement relies par crystallisation fractionnee. La presence d'olivines deformees de toutes tailles couvrant la totalite de la gamme de compositions, montre que la population 1 provient principalement de la desintegration et assimilation d'un cumulat deforme. Cette population d'olivines represente un composant magmatique cumulatif precoce qui a subi du murissement textural. A l'inverse, la population 2 represente un composant magmatique tardif forme dans la region sommitale de stockage de magma. Nos resultats sont en accord avec l'hypothese que ces deux composants magmatiques ont suivi deux trajets differents avant d'alimenter l'eruption du Mauna Ulu. Le magma contenant les olivines deformees aurait transite le long du decollement basal sous le Kilauea, puis remonte verticalement par des conduits de type "pipe" sous le rift du Mauna Ulu. Le magma contenant la plupart des olivines non deformees aurait quant a lui transite vers le reservoir sommital a travers le conduit magmatique principal, puis le long de la rift zone ou les magmas se seraient finalement melanges dans de petites chambres magmatiques satellites. La presence de fines zonalites inverses a la bordure de certains cristaux suggere que le melange s'est fait juste avant l'eruption.;L'article 3 presente l'analyse microstructurale in situ par micro-diffraction des rayons X (muLXRD) d'olivines deformees et non deformees provenant d'une selection d'echantillons prealablement etudies dans les articles 1 et 2. Cette etude utilise une technique innovante, non destructive, peu couteuse et rapide a mettre en oeuvre permettant de recueillir des informations sur la structure interne des cristaux, ainsi que le mode et l'intensite de deformation. Les resultats ont permis de valider les observations petrographiques de deformation faites a l'aide du microscope. Cette analyse muXRD a aussi permis de confirmer la presence de deformation pour toutes les tailles de grains d'olivine, sans correlation simple avec leur chimie, et de quantifier cette deformation. (Abstract shortened by UMI.);L'article 2 presente les compositions et CSDs d'olivine provenant de scories et d'echantillons de forage (0-90 m de profondeur) du lac de lave Kilauea lki. Trois populations d'olivines sont distinguees sur la base de leur composition en forsterite (Fo) : (1) une population riche en Fo (Fo85-88) ; (2) une population intermediaire (Fo77-81) ; et (3) une population mineure appauvrie en Fo (Fo 72-76). Les populations 1 et 2 sont composees a la fois de cristaux deformes et non deformes. La troisieme population pourrait resulter d'une phase de recroissance tardive. Dans les 60 derniers metres du lac, l'olivine est moins riche en Fo et la proportion de cristaux deformes augmente. Ces observations laissent penser a l'existence d'une stratification mineralogique et chimique verticale dans le lac de lave. L'analyse CSD a permis d'estimer les temps de residence des olivines dans le magma, 1-60 ans, valeurs qui sont en accord avec les estimations preexistantes. Les CSDs sont globalement uniformes eu egard a la profondeur. Cependant, certaines caracteristiques specifiques ressortent. Ainsi, les CSDs courbees sont considerees comme evidence de melange de magmas ou de cristaux. L'inversion de pente aux petites tailles de la plupart des CSDs du lac de lave est interpretee comme resultant du murissement. Les resultats de la modelisation CSD suggerent que la decantation / sedimentation des olivines et la convection a grande echelle ne sont pas significatives dans l'evolution du lac de lave. Enfin, la stratification verticale du lac peut etre expliquee de differentes facons. Il peut s'agir d'une caracteristique originelle, resultat de la stratification de la chambre magmatique source. Cependant, plusieurs evidences montrent que le magma du lac a ete fortement brasse pendant toute la duree de l'eruption ; cette premiere hypothese n'est donc pas credible. Le remplissage par la base du lac durant l'eruption serait une autre hypothese a meme d'expliquer cette stratification. Cependant, il nous manque encore de quoi definitivement valider cette theorie.