Evolució del mantell subcontinental litosfèric del NE d’Ibèria a partir de l'orientació cristal·logràfifica preferent i la geoquímica de xenòlits mantèl·lics

Zona Volcànica Catalana, van revelar l'existència d'un mantell subcontinetal litosfèric heterogeni, format principalment per lherzolites i harzburgites protogranulars amb espinel·la, i prioxenites en menor proporció. Ambdues peridotites es van interpretar com residus de la fusió parcial, que posteriorment van experimentar diferents episodis metasomàtics. Un metasomatime antic causat per fluids de subducció només el registren les harzburgites, mentre que un metasomatisme posterior, relacionat amb fosos silicatats i derivats carbonatítics va afectar a les harzburgites i algunes lherzolites. Les piroxenites es van relacionar amb fosos màfics alcalins de l'últim metasomatisme. A més, aquests estudis van plantejar altres preguntes que eren necessàries avaluar sobre aquest mantell subcontinental litosfèric europeu i que són l'objectiu d'aquesta tesis: (1) relacions entre la deformació del mantell i les microestructures; (2) identificació de les associacions minerals dels sulfurs; i (3), relació entre la deformació mantèl·lica i els processos petrogenètics com la fusió parcial i la interacció roca-fos infiltrant. Per poder tractar aquests temes es van utilitzar tècniques clàssiques com el microscopi petrogràfic, combinades amb d'altres més analítiques: anàlisis d'elements majors en minerals per EPMA i de traces per LA-ICP-MS, anàlisis de roca total (elements majors i traça) per ICPMS, anàlisis d'imatges d'electrons retrodispersats per l'estudi dels sulfurs i les fases en microestructures de reacció per SEM, i la indexació de les orientacions cristal·logràfiques preferents dels minerals principals per SEM-EBDS. El nou mostreig confirma que les roques mantèl·liques d'aquesta zona són lherzolites (56%) i harzburgites (40%) amb espinel·la i websterites olivíniques (4%) protogranulars. Entre les lherzolites a més, n'hi ha un 15% amb microestructura porfiroclàstica i un 10% amb microestructura equigranular. Les peridotites i websterites protogranulars es van equilibrar a major temperatura (1175-1025 °C) i pressió que les lherzolites porfiroclàstiques i equigranulars (994-803 °C). Les associacions mineralògiques dels sulfurs són el resultat de la desmescla de solucions sòlides monosulfúriques (Fe- Ni) i intermèdies de Cu d'alta temperatura (1000-900 °C) al disminuir aquesta (600 °C). Prèviament a ser arrencat per la lava, aquest mantell va experiments varies etapes de fusió parcial, interacció rocafos, amb diferents fraccions de fos, i deformació. La indexació de les orientacions cristal·logràfiques preferents va revelar l'existència de tres fàbriques de deformació de l'olivina. Una fàbrica axial [010], forta i coherent amb la dels piroxens en la majoria dels casos, característica de la majoria de les harzburgites, lherzolites i websterites protogranulars. Aquesta fàbrica es relaciona amb una deformació tardi-Herciniana per cisalla simple o transpressió, i que van perdurar posteriorment per l'annealing i el creixement cristal·lí afavorit per la infiltració limitada de fosos, des de la descompressió herciniana fins al final del rift Cretàcic. Les fàbriques més dèbils, ortoròmbica i axial [100], són més típiques de lherzolites porfiroclàstiques i equigranulars, els piroxens de les quals tenen fàbriques incoherents amb les de l'olivina. Aquestes fàbriques s'expliquen per una deformació transtensiva, a esforços més elevats i condicions de temperatura i pressió decreixent respecte la deformació anterior. Es relacionen amb la extensió tardi Alpina que va formar les conques neògenes. Prèviament a la deformació herciniana, la història evolutiva de les peridotites va poder ser diferent, i en part condicionada per processos dicotòmics. El metasomatisme i possible fusió parcial en una zona de subducció de les harzburgites, no va ser registrat per les lherzolites. Aquestes deriven d'una fusió parcial menys intensa, però la moda més baixa de l'olivina i més alta de l'ortopiroxè de les que indiquen les trajectòries de fusió, suggereix la interacció amb un volum important d'un fos ric en SiO2, és a dir, un metasomatisme camuflat. La infiltració post herciniana d'un volum limitat de fosos alcalins, especialment durant el Cretàcic superior, va afavorir la conservació de les fàbriques tipus axial [010], també va metasomatitzar de forma críptica les harzburgites i algunes lherzolites. Tots aquests processos són anteriors a la deformació transtensional tardi Alpina que va afectar tant a les lherzolites metasomatitzades com les no metasomatitzades. Només serien post-cinemàtiques algunes de les microestructures esporàdiques de reacció, degut a una interacció limitada roca-fos just abans de la fragmentació i transport del mantell per la lava.Previous studies on mantle xenoliths enclosed in Neogene-Quaternary basaltic rocks from the Catalan Volcanic Zone revealed a heterogeneous subcontinental lithospheric mantle formed mainly of protogranular spinel lherzolites and harzburgites with minor pyroxenites. Both peridotites were thought to represent residues after partial melting of a Primitive Mantle followed by subsequent metasomatic episodes. An earlier metasomatism caused by subduction-related fluids was only registered by harzburgites. A later metasomatism caused by alkaline silicate melts and carbonatite derivatives was registered by harzburgites and some lherzolites. Pyroxenites were related to the mafic alkaline melts of the later metasomatism. However, other topics remained to be explored in this part of the European lithospheric mantle, among which the following are the aims of this study: (1) relationships between deformation and microstructrures, (2) identification of sulphide mineral associations; and, (3) relationships between mantle deformation and petrogenetic processes (partial melting, melt-rock interaction). To approach these issues, we enlarged the xenolith sampling and used classical techniques as the petrographic microscope, combined with EPMA (major element analyses of minerals), ICP-MS (whole-rock major and trace element analyses), LA-ICP-MS (mineral trace element analyses), SEM (backscattered images of sulphides and of mineral overgrowth microstructures) and SEM-EBSD (indexing of the crystal-preferred orientations of the main minerals). The new sampling confirms that protogranular anhydrous spinel lherzolites (56%) and harzburgites (40%) with minor olivine websterites (4%) are the main mantle lithologies. Porphyroclastic and equigranular lherzolites are 15 and 10%, respectively, of the total lherzolites. Protogranular peridotites and websterites were equilibrated at higher temperature (1175-1025 °C) and pressure than porphyroclastic and equigranular lherzolites (994-803 °C). Sulphide mineral associations resulted from the breakdown of high temperature (1000-900 °C) Ni-Fe monosulphide solid solutions and Cu intermediate solid solution at temperature < 600 °C. Previous to the lava transport, the lithospheric mantle of this area experimented multi-stage processes of melt depletion, melt-rock interaction, at different melt/rock ratio, and deformation. Indexation of crystal-preferred orientations revealed three olivine deformation fabrics. Most protogranular harzburgites, lherzolites and one websterite show strong olivine [010]-fiber fabric and coherent pyroxene fabrics. These fabrics are related to late Hercynian simple shear or transpression, and to subsequent annealing and grain growth, favoured by the limited percolation of melts, from the late Hercynian decompression to the Cretaceous rifting. Weaker olivine orthorhombic and rare [100]-fiber fabrics are more characteristic of porphyroclastic and equigranular lherzolites, the pyroxenes of which show mostly incoherent fabrics. These fabrics are explained by transtensional deformation at higher stress and decreasing T and P with respect to the [010]-fiber type, during late Alpine extensional movements that led to the formation of Neogene basins. The evolution history of both peridotites, before the common Hercynian deformation, could have been different and conditioned by a dichotomy in processes. The earlier subduction-related metasomatism, and possible melt depletion, of harzburgites is not registered by lherzolites. Lherzolites are also the result of less severe melt depletion, but the most fertile of them, with olivine and orthopyroxene mode under and over melt depletion trends, respectively, suggest SiO2-rich melt (fluid)- rock interaction at high melt fraction (i.e., stealth metasomatism). Post-Hercynian percolation of a limited volume of alkaline silicate melts and derivatives, during the Cretaceous, contributed to preserve the olivine [010]-fiber fabric and to metasomatize cryptically harzburgites and some lherzolites. These petrogenetic processes pre-dated the late Alpine transtensional deformation that affected both metasomatized and non metasomatized lherzolites. Only sporadic mineral overgrowth microstructures, due to limited melt-rock interaction shortly before the transport of the xenoliths by the lavas, seem to be post-kinematic