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Thèse Année : 1999

Origin and composition of the Caribbean Oceanic Plateau

Origine et composition du plateau océanique Caraïbe

Sidonie Révillon
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 863756

Résumé

The Caribbean plateau is believed to have formed in the Pacific through melting in a mantle plume. Parts of the plateau accreted around the Caribbean and on the Pacific coast of Colombia and Equador; other parts form the floor of the Caribbean Sea. We studied samples from Curaçao Island and the Beata Ridge in the central Caribbean, and from Gorgona Island in the Pacific. The samples include volcanic (basalts, picrites and komatiites) and intrusive rocks (gabbros, dolerites, dunites and wehrlites). The methods employed were petrographic and electron microprobe studies, and the analysis of major and trace elements and Sr, Nd and O isotope compositions.
The Beata Ridge consists mainly of a gabbro-dolerite sill or dike complex. Rocks from Beata, and from Curaçao Island, were derived from basaltic parental liquids and have chondrite-like flat rare-earth-element (REE) patterns. Their source was isotopically depleted. 40Ar/39Ar ages indicate a long magmatic history for this part of the Caribbean plateau including magmatic episodes at 90 Ma, 76 Ma and 55 Ma.
All plutonic rocks from Gorgona Island crystallized from basaltic liquids with flat to moderately depleted LREE patterns. The picrites and komatiites formed from ultra-magnesian liquids with moderate to extreme LREE depletion. Their Nd isotope compositions indicate two distinct mantle sources; one strongly depleted (epsilon Nd = +10), the other less depleted (epsilon Nd = +6). Similarities between trace element and isotopic compositions suggest that magmas parental to the intrusive rocks differentiated from komatiitic liquids in deep magma chambers. They were later emplaced into shallow-level sills.
The main conclusions of this work are:
(a) the plumbing system of the oceanic plateau is highly complex.
(b) parental liquids in the plateau are heterogeneous - ultra-magnesian to basaltic, with highly variable depletion of incompatible elements. The mantle source contained enriched and depleted components.
(c) partial melting in the plume head resulted in strong chemical zoning. High- temperature, ultramagnesian liquids formed in the plume core through a critical melting process that resulted in highly depleted liquids. Lower temperature melting at the rims preferentially tapped the enriched source component and produced basaltic liquids. These liquids pooled after separation from the source to yield magmas with uniform, flat REE patterns.
Le plateau Caraïbe s'est formé, sans doute dans le Pacifique, par la fusion de la tête d'un panache mantellique. Il s'est ensuite accrété autour des Caraïbes et sur la côte ouest de l'Amérique du sud. Nous avons étudié des échantillons de l'île de Curaçao et de la ride de Béata, dans les Caraïbes, et de l'île de Gorgona dans le Pacifique. Ces échantillons sont des roches volcaniques (basaltes, komatiites et picrites) ou plutoniques (gabbros, dolérites, dunites et wehrlites). Nos méthodes sont celles de la pétrologie et de la géochimie élémentaire et isotopique (Nd, Sr, O).
La ride de Béata est formée de gabbros et de dolérites. Ces roches, comme celles de Curaçao, dérivent de liquides basaltiques et montrent des spectres de terres rares (TR) plats. Leur source est isotopiquement appauvrie. L'âge des roches de Béata suggère une longue histoire magmatique pour la formation du plateau en trois épisodes (90 Ma, 76 Ma et 55 Ma).
Toutes les roches plutoniques de Gorgona (gabbros, dunites et wehrlites) dérivent de liquides basaltiques montrant des spectres de TR plats ou appauvris en TR légères. Les picrites et les komatiites dérivent de liquides ultra-magnésiens appauvris ou très appauvris en TR légères. Les compositions isotopiques de Nd indiquent deux sources mantelliques : une appauvrie et une plus enrichie (epsilon Nd +10 et +6). La similitude des rapports d'éléments incompatibles et des compositions isotopiques suggère que certaines roches plutoniques dérivent par différenciation des liquides komatiitiques. Ces magmas se mettent ensuite en place dans des sills à faible profondeur.
Les conclusions principales sont :
(a) le système d'alimentation du plateau est complexe
(b) les liquides parents sont hétérogènes : ultra-magnésiens ou basaltiques, appauvris ou non en éléments incompatibles. La source comprend un composant enrichi et un composant appauvri.
(c) la tête du panache est zonée. Ceci est lié au processus de fusion partielle. Au cœur, de haute température, les liquides ultra-magnésiens se forment. Un processus de fusion fractionnée avancé permet de former des liquides très appauvris et l'échantillonnage du composant appauvri. Dans les bordures, plus froides, les liquides basaltiques se forment par des taux de fusion fractionnée moindres, ce qui favorise l'échantillonnage du composant enrichi. Ces liquides sont ensuite homogénéisés et acquièrent des signatures géochimiques uniformes.
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Dates et versions

tel-00145360 , version 1 (09-05-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00145360 , version 1

Citer

Sidonie Révillon. Origine et composition du plateau océanique Caraïbe. Géochimie. Université Rennes 1, 1999. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00145360⟩
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