Magmatic affinity of modern and ancient subalkaline volcanic rocks determined from trace-element discriminant diagrams

摘要

When dealing with ancient subalkaline volcanic rocks, the alkali - total iron - magnesium (AFM) diagram is of limited use in assigning a tholeiitic versus calc-alkaline affinity because these elements are often mobile during alteration and metamorphism. Classification diagrams using immobile trace elements are preferable but need to be tested and optimized on unaltered rocks. To this end, a geochemical database containing over a thousand, presumed unaltered, subalkaline volcanic samples from young oceanic arcs was assembled. The data were classified using both major and trace-element approaches, and the results were compared. If the calc-alkaline and tholeiitic fields on the AFM diagram are used to define magmatic affinity, then the commonly used Zr versus Y, La versus Yb, and Th versus Yb discriminant diagrams misclassify 39%, 24%, and 28% of samples, respectively. After optimization (using a number of criteria), all three trace-elementclassification diagrams produce results that are generally consistent with the AFM diagram. The optimized diagrams only misclassify 7%, 11%, and 12% of the samples, respectively. A new Th/Yb versus Zr/Y diagram has a better overall performance than any single ratio diagram and may prove helpful in assigning magmatic affinities to volcanic rocks in ancient successions.Le diagramme triangulaire alcalins - fer - magnésium («AFM») est d'une utilité limitée pour déterminer l'affinité magmatique (tholéiitique ou calco-alcaline) des roches volcaniques sub-alcalines anciennes, puisque ces éléments sont souvent mobiles pendant l'altération et le métamorphisme. Il devient alors préférable d'utiliser des diagrammes basés sur des éléments traces immobiles, mais de tels diagrammes doivent être testés et optimisés sur des roches non altérées. Pour atteindre cet objectif, une base de données géochimiques contenant plus de mille échantillons volcaniques présumés non-altérés provenant de jeunes arcs océaniques a été assemblée. Les données ont été classifiées sur les diagrammes d'éléments majeurs et d'éléments traces, et les résultats de la classification ont été comparés. En se basant sur l'affinité magmatique obtenue à partir des champs tholéiitique et calco-alcalin du diagramme AFM, on obtient des erreurs de classement pour 39 %, 24 % et 28 % des échantillons, respectivement, pour les versions courantes des diagrammes Zr/Y, La/Yb, et Th/Yb. Il est possible d'optimiser ces diagrammes d'éléments traces, en fonction d'une série de critères, pour que la classification obtenue soit généralement consistante avec le diagramme AFM. Les diagrammes révisés classifient de façon erronée seulement 7 %, 11 % et 12 % des échantillons, respectivement. De plus, un nouveau diagramme Th/Yb par rapport à Zr/Y donne de meilleures résultats que les diagrammes basés sur un seul ratio et pourrait s'avérer utile pour assigner les affinités magmatiques des roches volcaniques anciennes.