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Résumé

Les liquides se forment en équilibre avec les sources de lherzolite grenat lorsque le manteau terrestre fond à des profondeurs supérieures à ~ 60 km. Nous présentons une étude d’équilibre de phase des leucitites d’olivine du plateau tibétain de 2,2 à 2,8 GPa et de 1380 à 1480 °C. Les liquides résultants ont été saturés en multiplication par des assemblages de lherzolite de spinelle et de grenat (olivine, orthopyroxène, clinopyroxène et spinelle +/-grenat) dans des conditions nominalement anhydres. Ces liquides sous-saturés en SiO2 et les données expérimentales publiées ont été utilisées pour développer un nouveau modèle qui paramétise les principales compositions d’éléments des fontes partielles de lherzolite de grenat, permettant la prédiction des compositions de fusion de la péridotite appauvrie à la péridotite enrichie métasomatiquement. Le modèle est étalonné sur la plage de pression de 1,9 à 6 GPa. Le modèle prédit également la pression et la température suprasolides de la transition de phase spinelle à la lherzolite grenat pour les compositions naturelles de péridotite. Combiné avec le paramétrage récent de la fusion dans les faciès plagioclase- et spinelle-lherzolite (Till et al., 2012, JGR, 117, B06206), le nouveau modèle distingue les fontes des lherzolites grenat vs. spinelle vs. plagioclase, mais peut également être utilisé pour distinguer les fontes des régions sources lherzolitiques vs. pyroxénitiques, ce qui permet d’identifier de manière unique la lithologie source. Les fontes de pyroxénite se divisent en deux groupes distincts sur le plan de la composition : un groupe SiO2-sous-saturé normatif à l’olivine et un groupe SiO2-sursaturé normatif au quartz. Les fontes de plagioclase, de spinelle et de lherzolite grenat tracent entre ces deux types de fontes pyroxénitiques dans l’espace de composition normative minérale. Lorsque notre modèle est appliqué à des laves à K élevé qui ont éclaté sur le plateau tibétain, nous constatons que ces magmas proviennent à la fois de régions sources de pyroxénite et de lherzolite. Des enrichissements distinctifs en oligo-éléments compatibles (Ni, Cr) sont observés dans les magmas dérivés de lherzolite. Appliqué aux basaltes hawaïens, notre modèle suggère que les laves de pré-bouclier transitionnelles et faiblement alcalines sont des coulées de lherzolite grenat provenant de profondeurs de 80 à 90 km qui se sont accumulées à la base de la lithosphère. Lorsque le flux magmatique augmente et que la lithosphère sous Hawaii est chauffée pendant la croissance du bouclier, nous constatons que la réaction de la roche à paroi fondue devient courante et que les tholéiites résultantes se séparent des sources de harzburgite à des profondeurs lithosphériques moyennes (30 – 42 km). Dans notre analyse des principales caractéristiques des éléments du vaste ensemble de données disponibles pour Hawaii, seuls trois échantillons présentent les principales caractéristiques de composition des éléments des fontes de pyroxénite et suggèrent que les fontes de pyroxénite sont vraiment rares à Hawaii.

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