Thèse soutenue par Laetitia Rochat, le 21 octobre 2016, Institut des sciences de la Terre (ISTE)
Le plancher océanique se forme par l’extraction de basaltes de ride médio-océanique (MORB) ayant pour effet un appauvrissement du manteau sous-jacent. Il a longtemps été cru, comme on l’a pensé pour les fonds marins océaniques, que la lithosphère océanique (c.à.d. le plancher océanique couplé au manteau sous-jacent appauvri) restait inerte jusqu’à ce qu’elle retourne dans le manteau par le mécanisme de subduction.
Cependant, il a été suggéré que des processus métasomatiques (c.à.d. modification de la composition chimique et/ou minéralogique) pourraient ré-enrichir le manteau lithosphérique océanique. Nous apportons des preuves directes et indirectes du ré-enrichissement du manteau lithosphérique à différentes étapes de son histoire par la présence dans des laves de petit-spot de xénolites (morceau de roche) mantellique d’une part, et par la modélisation géochimique de la pétrogenèse de ces laves d’autre part.
Les petit-spots sont des volcans de petits volumes découverts à l’Est du Japon sur la plaque pacifique subductante. La flexure de la plaque produit une extension à sa base permettant à des magmas préexistants se trouvant à la base de la lithosphère de remonter en entrainant des xénolites et xénocristaux. La signature en éléments traces des clinopyroxènes formant les xénolites mantelliques apporte une preuve directe de métasomatisme sous les petit-spots, ayant pour conséquence le ré-enrichissement de la lithosphère océanique sous-jacente. Nous avons des preuves indirectes de la modification du manteau lithosphérique en périphérie de la ride médio-océanique par la présence d’un xénocristal de grenat se trouvant dans les laves de petit-spot.
En effet, sa composition en éléments majeurs et traces nous indique qu’il s’est formé par métamorphisme (modification des minéraux sans modification de la composition chimique globale due au changement de pression et/ou température) après que du magma ait refroidi et cristallisé dans la lithosphère formant ainsi une roche gabbroïque. Des preuves indirectes supplémentaires de la modification de la lithosphère sous les volcans petit-spot sont apportées par leur pétrogenèse. Nous expliquons la composition chimique des laves de petit- spot par un processus dynamique qui consiste en la percolation de magma à la base de la lithosphère, produisant des veines métasomatiques. Dans un deuxième temps, ces veines refondent et c’est la variation de leur composition et du taux de fusion partielle qui va influencer la composition du magma produit à la surface.
Cette étude nous a apporté des évidences que la lithosphère océanique évolue au court de son histoire. Nous montrons que des processus dynamiques peuvent la modifier à différentes étapes de temps et qu’elle n’est pas aussi inerte qu’on a pu le croire.
