The size of plume heterogeneities constrained by Marquesas isotopic stripes

International audienceThe scale and geometry of chemical and isotopic heterogeneities in the source of plumes have important scientific implications on the nature, composition and origin of plumes and on the dynamics of mantle mixing over time. Here, we address these issues through the study of Marquesas Islands, one of the Archipelagoes in Polynesia. We present new Sr, Nd, Pb, Hf isotopes as well as trace element data on lavas from several Marquesas Islands and demonstrate that this archipelago consists of two adjacent and distinct rows of islands with significantly different isotopic compositions. For the entire 5.5 Ma construction period, the northern islands, hereafter called the Ua Huka group, has had systematically higher 87Sr/86Sr and lower 206Pb/204Pb ratios than the southern Fatu Hiva group at any given 143Nd/144Nd value. The shape and curvature of mixing arrays preclude the ambient depleted MORB mantle as one of the mixing end-members. We believe therefore that the entire isotopic heterogeneity originates in the plume itself. We suggest that the two Marquesas isotopic stripes originate from partial melting of two adjacent filaments contained in small plumes or "plumelets" that came from a large dome structure located deep in the mantle under Polynesia. Low-degree partial melting under Marquesas and other "weak" Polynesian hot spot chains (Pitcairn-Gambier, Austral-Cook, Society) sample small areas of the dome and preserve source heterogeneities. In contrast, more productive hot spots build up large islands such as Big Island in Hawaii or Réunion Island, and the higher degrees of melting blur the isotopic variability of the plume source

Les ceintures de roches vertes archéennes de Finlande Orientale : Géologie, pétrologie, géochimie et évolution géodynamique.

Mémoires et documents du CAESS, n°22Le socle de Finlande orientale est composé de trois grands ensembles archéens, caractéris'tiques des associations "Granites-greenstones" : - des gneiss gris (2,9 à 2,7 Ga) - une ceinture de roches vertes (2,65 Ga) - des granitoides tardifs (2,5 - 2,4 Ga). Ce travail a porté sur l'étude du magmatisme de la ceinture de roches vertes de Kuhmo-$uomussalmi et correspond à un volet d'une démarche visant à reconstituer la genèse et l'évolution de la croûte continentale archéenne. La ceinture de Kuhmo-$uomussalmi est formée par deux grands ensembles magmatiques d'importance volumétrique très inégale : (1) un cycle volcanique inférieur basique et ultrabasique est constitué de deux lignées magmatiques distinctes respectivement de nature komatiitique et tholéiitique; il se présente sous la forme de coulées à texture spinifex, de cumulats, d'amphibolites, de gabbros, de laves en coussins et de rares formations bréchiques; (2) un cycle récent, essentiellement tuffacé, est d'extension limitée, chimiquement intermédiaire à acide et de nature calco-alcaline. Parmi les résultats principaux, on peut retenir que: 1) au sein des komatiites, l'étude des caractères texturaux et chimiques des olivines et des clinopyroxènes permet de conclure à leur origine métamorphique. Il est montré de plus, que le développement des minéraux serpentineux s'effectue en trois étapes successives. 2) la dualité komatiite-tholéiite est expliquée par des mécanismes distincts de fusion partielle du manteau archéen. Les taux de fusion élevés donnent des liquides komatiitiques et les taux faibles engendrent les tholéiites. Ces liquides évoluent ensuite par cristallisation fractionnée. 3) la reconstitution géodynamique met en évidence des mécanismes spécifiques à l'Archéen. En effet, sur une croûte continentale gneissique de faible densité se sont épanchées les laves komatiitiques très denses créant ainsi un gradient de densité inverse. Ces laves ont tendance à s'enfoncer dons la croûte, évoluant ainsi par diapirisme inverse ("sagduction"). 4) toutes ces données permettent de déboucher sur une interprétation des relations croûte-manteau à l'Archéen dans le Bouclier baltique

Les volcanites d’Erquy. Exemple d’étude d’une série volcanique protérozoïque

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Du volcan à l'atoll : la Polynésie française

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Origine de l'olivine et du clinopyroxène dans les roches ultrabasiques komatiitiques de la ceinture archéenne de roches vertes de Kuhmo, Finlande orientale

Ultrabasic komatiitic rocks in the Kuhmo area (eastern Finland), are rich in macroscopic olivine and clinopyroxene. According to textural and chemical criteria, both the olivine and clinopyroxene are of metamorphic origin. Thermodynamic conditions for this metamorphism, at a 2 kbar total pressure, are 440-485°C for olivine - or clinopyroxene - bearing serpentinite corresponding to greenschist facies ; and 490-535 °C for olivine or clinopyroxene — bearing amphibolite corresponding to amphibolite facies. During the metamorphism, chemical exchanges occurred between some minerals.Les roches ultrabasiques abondantes dans la région de Kuhmo (Finlande orientale) présentent de très nombreux cristaux d'olivine et de clinopyroxène. En se basant sur les critères texturaux de l'olivine ainsi que sur les critères chimiques, on peut démontrer l'origine métamorphique de ce minéral. De la même façon, l'origine du clinopyroxène est discutée ; ses relations texturales avec les autres minéraux permettent d'avancer une hypothèse métamorphique quant à son origine. Les conditions thermodynamiques de ce métamorphisme sont estimées, pour une pression totale de 2 kbar, à 440 °C - 485 °C pour les roches renfermant serpentine - olivine ou clinopyroxène ce qui correspond au faciès schiste vert et à des températures sensiblement plus élevées du faciès amphibolite, de l'ordre de 490 °C - 535 °C, pour les amphibolites à olivine ou clinopyroxène. De plus, il est montré qu'au cours du métamorphisme, des transferts chimiques se sont effectués entre les minéraux.Blais Sylvain, Auvray Bernard. Origine de l'olivine et du clinopyroxène dans les roches ultrabasiques komatiitiques de la ceinture archéenne de roches vertes de Kuhmo, Finlande orientale. In: Bulletin de Minéralogie, volume 110, 1, 1987. pp. 73-92

Les Sciences de la Terre illustrées par les timbres

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Promenade géologique à Fougères

ISBN BRGM : 978-2-7159-2522-