Дисертації з теми "Sr-Nd-Pb-Hf isotopes"

L'île de la Martinique a connu l'histoire volcanique la plus complète de l'arc des Petites Antilles, de 25 Ma à l'actuel. L'hétérogénéité chimique et isotopique des laves de l'île est très importante non seulement par rapport aux autres îles de l'arc mais aussi par rapport aux autres arcs intra-océaniques. L'objectif de ces travaux est d'expliquer la variabilité géochimique des laves de la Martinique et de caractériser les processus de genèse des produits volcaniques émis sur l'île. Pour cela, nous avons effectué une étude géochimique approfondie (éléments majeurs, éléments traces, rapports isotopiques du Pb, Sr, Nd et Hf) sur des échantillons de laves représentatifs de toute l'histoire volcanique de la Martinique. Grâce à une collaboration avec Aurélie Germa et Xavier Quidelleur de l'université Orsay - Paris XI, l'étude géochimique a été couplée à une datation des laves par méthode K-Ar. Les laves martiniquaises forment des droites et hyperboles de mélanges entre pôles appauvris mantelliques et pôle enrichis crustaux. Il apparaît que deux mélanges distincts sont visibles, un premier mélange est formé par les laves « anciennes » (entre 25 et 7 Ma) et un deuxième mélange est formé par les laves « récentes » (entre 5 Ma et l'actuel). Les pôles mantelliques et les pôles crustaux impliqués dans les sources des magmas ne sont pas les mêmes avant et après 6 Ma. Ce changement de source est probablement lié au passage de la ride asismique qui a décalé la moitié nord de l'arc des Petites Antilles. L'origine de la signature crustale des laves martiniquaises est testée en comparant un modèle de mélange à la source entre des sédiments de la plaque plongeante et le coin mantellique et un modèle d'assimilation de la croûte de l'arc par les magmas mantelliques ascendants. Le modèle d'assimilation intra-crustale ne peut pas reproduire les tendances décrites par les laves alors que le modèle de mélange à la source le fait parfaitement. La comparaison entre les pôles crustaux impliqués dans les mélanges et les sédiments entrants dans la subduction indique qu'il n'y a pas de fractionnement entre le Pb, le Sr, le Nd et l'Hf ce qui implique que les sédiments sont probablement ajoutés à la source par fusion partielle et non par déshydratation. Le rapport La/Yb des laves martiniquaises apparait comme un proxy de la proportion de sédiments dans la source des magmas et non du taux de fusion partielle ou de la nature de la phase alumineuse du manteau bien que la fusion, de l'ordre de 10%, ait lieu dans la zone de stabilité du grenat. Le gradient géographique du rapport La/Yb au sein de l'île traduit donc un gradient géographique de la proportion de sédiments, et montre que la proportion de sédiments dans la source augmente avec l'éloignement à la fosse
Martinique Island has recorded the most complete history of the Lesser Antilles arc, from 25 Ma to present. The chemical and isotopic heterogeneity of the lavas is very large compared to other islands from the same arc and compared to other intra-oceanic arcs. The aim of this study is to explain the chemical and isotopic variability of Martinique lavas and to constrain the processes that took place during the genesis of volcanic products. We did a detailed geochemical study (major elements, minor elements and Pb, Sr, Nd and Hf isotopic ratios) of samples collected all over Martinique Island. Our geochemical study was coupled to precise dating of the same lavas by the K-Ar method through a collaboration with Aurélie Germa and Xavier Quidelleur from the University of Orsay-Paris XI. Martinique lavas define mixing trends between depleted and enriched end-members. Two significantly different trends can be distinguished, one defined by “old” lavas (between 25 and 7 Ma) and one defined by “recent” lavas (between 5 Ma and present). Both depleted and enriched end-members involved in the source of magmas differ before and after 6 Ma. The change of source most probably occurred when the subduction of an aseismic ridge shifted to the West the northern part of the arc. We evaluate the origin of the crustal signature of Martinique lavas through (a) a mixing model between slab sediments and mantle wedge and (b) a crustal assimilation model in which mantle-derived magmas are contaminated by the arc crust. The crustal-contamination model does not reproduce the trends defined by the Martinique lavas whereas the mixing model succeeds. A comparison between crustal end-members as constrained by the mixing trends, and local subducted sediments indicates that there is no decoupling between Pb, Sr, Nd and Hf implying that sediments are added to the mantle wedge through fusion and not dehydration. The La/Yb ratio is a proxy of the proportion of sediments involved in the genesis of the lavas. It is not governed by the melting degree or the nature of the residual aluminous phase in the mantle, even though lavas are generated by approximately 10% partial melting of a garnet-bearing mantle source. We show that La/Yb defines a spatial gradient in the island, suggesting a geographical gradient of the proportion of sediments

L'île de la Martinique a connu l'histoire volcanique la plus complète de l'arc des Petites Antilles, de 25 Ma à l'actuel. L'hétérogénéité chimique et isotopique des laves de l'île est très importante non seulement par rapport aux autres îles de l'arc mais aussi par rapport aux autres arcs intra-océaniques. L'objectif de ces travaux est d'expliquer la variabilité géochimique des laves de la Martinique et de caractériser les processus de genèse des produits volcaniques émis sur l'île. Pour cela, nous avons effectué une étude géochimique approfondie (éléments majeurs, éléments traces, rapports isotopiques du Pb, Sr, Nd et Hf) sur des échantillons de laves représentatifs de toute l'histoire volcanique de la Martinique. Grâce à une collaboration avec Aurélie Germa et Xavier Quidelleur de l'université Orsay - Paris XI, l'étude géochimique a été couplée à une datation des laves par méthode K-Ar. Les laves martiniquaises forment des droites et hyperboles de mélanges entre pôles appauvris mantelliques et pôle enrichis crustaux. Il apparaît que deux mélanges distincts sont visibles, un premier mélange est formé par les laves « anciennes » (entre 25 et 7 Ma) et un deuxième mélange est formé par les laves « récentes » (entre 5 Ma et l'actuel). Les pôles mantelliques et les pôles crustaux impliqués dans les sources des magmas ne sont pas les mêmes avant et après 6 Ma. Ce changement de source est probablement lié au passage de la ride asismique qui a décalé la moitié nord de l'arc des Petites Antilles. L'origine de la signature crustale des laves martiniquaises est testée en comparant un modèle de mélange à la source entre des sédiments de la plaque plongeante et le coin mantellique et un modèle d'assimilation de la croûte de l'arc par les magmas mantelliques ascendants. Le modèle d'assimilation intra-crustale ne peut pas reproduire les tendances décrites par les laves alors que le modèle de mélange à la source le fait parfaitement. La comparaison entre les pôles crustaux impliqués dans les mélanges et les sédiments entrants dans la subduction indique qu'il n'y a pas de fractionnement entre le Pb, le Sr, le Nd et l'Hf ce qui implique que les sédiments sont probablement ajoutés à la source par fusion partielle et non par déshydratation. Le rapport La/Yb des laves martiniquaises apparait comme un proxy de la proportion de sédiments dans la source des magmas et non du taux de fusion partielle ou de la nature de la phase alumineuse du manteau bien que la fusion, de l'ordre de 10%, ait lieu dans la zone de stabilité du grenat. Le gradient géographique du rapport La/Yb au sein de l'île traduit donc un gradient géographique de la proportion de sédiments, et montre que la proportion de sédiments dans la source augmente avec l'éloignement à la fosse.

Le système volcanique de La Réunion est formé de la coalescence des massifs du Piton des Neiges et du Piton de la Fournaise. Son édification, liée à l’activité d’un panache mantellique, est caractérisée par une phase de croissance sous-marine, puis subaérienne, suivie d’une période de dégénérescence, comme proposé classiquement pour les volcans boucliers océaniques d’Hawaii. De précédentes études ont montré que l’activité subaérienne de La Réunion aurait débuté il y a environ 2,2 Ma. Les analyses géochimiques menées jusqu’alors sur les produits associés à cette activité volcanique (subaérienne et sous-marine) ont montré un caractère chimique transitionnel avec une composition isotopique (87Sr/86Sr, 143Nd/144Nd et 176Hf/177Hf) particulièrement homogène pour un volcanisme de point chaud. Dans cette étude, nous montrons que des laves sous-marines récemment identifiées sous la série basique du Piton de la Fournaise (au sein de la sur Rift Zone Nord-Est) ainsi que des laves subaériennes affleurant à la base de canyons incisés dans le massif (Série Différenciée de la Rivière des Remparts), présentent des caractéristiques ne s’inscrivant pas dans le modèle d’évolution proposé précédemment pour ce volcan. Se pose donc la question de la nature et de l’origine de ces laves, ainsi que de leur place et appartenance dans l’édification du système volcanique réunionnais. De nouvelles investigations pétro-géochimiques et géochronologiques ont été menées sur la partie sous-marine de l’édifice de La Réunion. Elles révèlent l’existence d’un groupe de laves exceptionnel. Leur composition se distingue clairement de celle des échantillons communément analysés à La Réunion et montre (1) un enrichissement en éléments incompatibles couplé isotopiquement à (2) un rapprochement vers un pôle mantellique enrichi de type EM. Ces particularités géochimiques démontrent que le panache mantellique possède (1) une source hétérogène affectée par (2) des taux de fusion variables. De plus, deux échantillons de ce nouveau groupe datés à 3,77 (0,08) et à 3,34 (0,07) Ma étendent considérablement la période d’activité connue de l’édifice. Ces âges remarquables font de ces laves les plus anciennes jamais datées à La Réunion. La nature géochimique ainsi que la position stratigraphique des laves de cette étude (échantillons subaériens et sous-marins des massifs du Piton des Neiges et du Piton de la Fournaise) impliquent une réinterprétation du schéma d’évolution global de l’île. Contrairement aux études précédentes, nos résultats sur ces laves montrent que : (1) Les laves différenciées de la Rivière des Remparts, qui sont des laves subaériennes, de part leur position stratigraphique et géographique sous-jacente au Piton de la Fournaise et par analogie avec le Piton des Neiges, ne peuvent être reliées à l’activité de la Fournaise, (2) Le signal isotopique du groupe de laves sous-marines de la Rift Zone Nord-Est de la Fournaise, révèlent l’hétérogénéité de la source du panache mantellique sous La Réunion, source que nous identifions comme des enclaves d’éclogite contenues dans une lherzolite à spinelle, (3) L’âge plus ancien de ces laves sous-marines et leur localisation sous le flanc Est de la Fournaise remet en questions le schéma jusqu’alors admis pour l’édification de l’île de La Réunion reposant sur la construction du Piton des Neiges puis celle, adjacente, du Piton de la Fournaise. En conséquence, nos données géochimiques et géochronologiques sont de nouveaux arguments en faveur de l’élaboration d’un modèle d’évolution plus complexe, suggérant l’existence d’un troisième massif volcanique. Il est en accord avec les précédents travaux de pétrologie et de géophysique suggérant l’existence d’un troisième édifice à l’Est de La Réunion, communément appelé le Volcan des Alizés
The volcanic system of La Reunion is made of the coalescent Piton des Neiges and Piton de la Fournaise edifices. Its formation, associated with the activity of a mantle plume, is characterized by phases of submarine and subaerial growth, followed by a period of destruction, as described in the classical model proposed for Hawaiian Island volcanoes. Previous studies showed that the subaerial activity of La Reunion would have started around 2.2 Ma ago. Geochemical analyses carried out on the products associated with subaerial and submarine volcanism revealed their transitional chemical nature and their peculiar homogeneous isotopic compositions (87Sr/86Sr, 143Nd/144Nd et 176Hf/177Hf) for a hotspot derived magmatism. In this study, we show that some unusual submarine lavas were recently identified below the basal series of Piton de la Fournaise volcano (dredged on the North-East Rift Zone of la Fournaise) and below the subaerial lavas outcropping at the base of the differentiated series of Rivière des Remparts, indicate that the evolution of La Reunion system is probably more complex than previously suggested. The question of the nature and origin of these lavas, together with their implication on the formation of La Reunion, is an issue of major interest in order to better constrain the global evolution of the volcanic system. As a consequence, new petrological, geochemical and geochronological investigations were conducted on the submarine part of La Reunion edifice. They revealed the existence of a geochemically exceptional group of lavas. Its composition is clearly different from common samples of La Reunion and presents (1) an enrichment in incompatible elements and (2) tends toward an enriched EM endmember. These chemical specificities reveal that the source of La Reunion magmatic products is (1) an heterogeneous source affected by (2) variable melting degrees. Moreover, two samples of this new group dated at 3.77 (0,08) and 3.34 (0,07) Ma extend considerably the period of activity of the island. These rocks are the oldest samples ever dated at La Reunion. The nature and stratigraphical location of subaerial and submarine samples from Piton des Neiges and Piton de la Fournaise imply a new interpretation of the global evolution of the island. Unlike previous studies, our results indicate that :(1) The differentiated subaerial lavas from Rivière des Remparts, due to their stratigraphical and geographical location underlying Piton de la Fournaise, and by analogy with the Piton des Neiges, cannot be linked to the activity of Piton de la Fournaise. (2) The isotope signature of the submarine lava group from the North-East Rift Zone of Piton de la Fournaise, reveals the heterogeneous character of the mantle source under La Reunion Island, that can be modelled as embedded eclogite in a matrix of spinel lherzolite, (3) The age of this submarine group and its location under the eastern flank of Piton de la Fournaise, imply a more complex model of evolution of La Reunion. Therefore, our geochemical and geochronological data are new arguments suggesting the existence of a third volcanic center on the island. This assumption confirms the previous petrological and geophysical evidence supporting the existence of this volcano at the East of La Reunion, commonly called Les Alizés volcano

Le système volcanique de La Réunion est formé de la coalescence des massifs du Piton des Neiges et du Piton de la Fournaise. Son édification, liée à l'activité d'un panache mantellique, est caractérisée par une phase de croissance sous-marine, puis subaérienne, suivie d'une période de dégénérescence, comme proposé classiquement pour les volcans boucliers océaniques d'Hawaii. De précédentes études ont montré que l'activité subaérienne de La Réunion aurait débuté il y a environ 2,2 Ma. Les analyses géochimiques menées jusqu'alors sur les produits associés à cette activité volcanique (subaérienne et sous-marine) ont montré un caractère chimique transitionnel avec une composition isotopique (87Sr/86Sr, 143Nd/144Nd et 176Hf/177Hf) particulièrement homogène pour un volcanisme de point chaud. Dans cette étude, nous montrons que des laves sous-marines récemment identifiées sous la série basique du Piton de la Fournaise (au sein de la sur Rift Zone Nord-Est) ainsi que des laves subaériennes affleurant à la base de canyons incisés dans le massif (Série Différenciée de la Rivière des Remparts), présentent des caractéristiques ne s'inscrivant pas dans le modèle d'évolution proposé précédemment pour ce volcan. Se pose donc la question de la nature et de l'origine de ces laves, ainsi que de leur place et appartenance dans l'édification du système volcanique réunionnais. De nouvelles investigations pétro-géochimiques et géochronologiques ont été menées sur la partie sous-marine de l'édifice de La Réunion. Elles révèlent l'existence d'un groupe de laves exceptionnel. Leur composition se distingue clairement de celle des échantillons communément analysés à La Réunion et montre (1) un enrichissement en éléments incompatibles couplé isotopiquement à (2) un rapprochement vers un pôle mantellique enrichi de type EM. Ces particularités géochimiques démontrent que le panache mantellique possède (1) une source hétérogène affectée par (2) des taux de fusion variables. De plus, deux échantillons de ce nouveau groupe datés à 3,77 (0,08) et à 3,34 (0,07) Ma étendent considérablement la période d'activité connue de l'édifice. Ces âges remarquables font de ces laves les plus anciennes jamais datées à La Réunion. La nature géochimique ainsi que la position stratigraphique des laves de cette étude (échantillons subaériens et sous-marins des massifs du Piton des Neiges et du Piton de la Fournaise) impliquent une réinterprétation du schéma d'évolution global de l'île. Contrairement aux études précédentes, nos résultats sur ces laves montrent que : (1) Les laves différenciées de la Rivière des Remparts, qui sont des laves subaériennes, de part leur position stratigraphique et géographique sous-jacente au Piton de la Fournaise et par analogie avec le Piton des Neiges, ne peuvent être reliées à l'activité de la Fournaise, (2) Le signal isotopique du groupe de laves sous-marines de la Rift Zone Nord-Est de la Fournaise, révèlent l'hétérogénéité de la source du panache mantellique sous La Réunion, source que nous identifions comme des enclaves d'éclogite contenues dans une lherzolite à spinelle, (3) L'âge plus ancien de ces laves sous-marines et leur localisation sous le flanc Est de la Fournaise remet en questions le schéma jusqu'alors admis pour l'édification de l'île de La Réunion reposant sur la construction du Piton des Neiges puis celle, adjacente, du Piton de la Fournaise. En conséquence, nos données géochimiques et géochronologiques sont de nouveaux arguments en faveur de l'élaboration d'un modèle d'évolution plus complexe, suggérant l'existence d'un troisième massif volcanique. Il est en accord avec les précédents travaux de pétrologie et de géophysique suggérant l'existence d'un troisième édifice à l'Est de La Réunion, communément appelé le Volcan des Alizés.

Le plateau Amsterdam-St. Paul (ASP) est issu de l’interaction entre le point chaud éponyme et la dorsale sud-est Indienne. Il est prolongé au nord-est par la chaîne des Poètes Disparus, une chaîne volcanique liée à l’activité intraplaque du point chaud, Leur étude révèle que la composition du point chaud nécessite la présence dans le manteau source de croûte océanique chargée de sédiments pélagiques recyclée via subduction il y a 1,5Ga. Le panache ASP s’exprime en surface de manière discontinue et à la faveur de zone de faiblesses. La construction de la chaîne est ainsi directement liée (1) aux pulses du panache et (2) à la déformation diffuse liée au mouvement des plaques Capricorne et Australie. Des datations K-Ar révèlent que cette chaîne de volcans est constituée de: (1) une ancienne génération datée à ~9Ma et constituée d’édifices imposants, ayant probablement eu une phase émergée et (2) une jeune génération, âgée de moins de 2Ma, et constituée d’édifices plus petits, formés suite à la migration de matériel issu du panache sous le plateau ASP. Le panache présente en outre un mouvement propre de l’ordre de 1-2 cm/an vers le sud-ouest. Les compositions élémentaires et isotopiques (Sr-Nd-Pb-Hf) des laves émises sur le plateau ASP sont très variables et révèlent que manteau sous-jacent est hétérogène. Il consiste en un manteau appauvri contaminé par des lambeaux de croûte continentale inférieure, composés de granulites à grenat et plagioclase, probablement délaminée pendant la fracturation du Gondwana. Les résultats de cette étude affermissent donc le modèle proposé de recyclage dans le manteau supérieur de granulites comme origine de l’anomalie DUPAL
The Amsterdam-St Paul plateau (ASP) is an oceanic plateau built from the interaction between ASP hotspot and the Southeast Indian ridge. P volcanic chain, called the chain of the dead Poets (CDP), lies to its northward and related to the hotspot intraplate activity. Their study reveals that ASP plume composition comes from oceanic crust and pelagic sediments recycled in the mantle through a 1,5Ga subduction process, ASP plume activity is pulsatile and occurs preferentially on weakness zones. The CDP construction results thus from (1) the plume pulses and (2) the diffuse divergent boundary between the Capricorn and Australian plates. K-Ar datings reveal that this volcanic chain is made of two generations of seamounts: (1) an old one, of about 9Ma and made of large edifices which had probably a sub-aerial period and (2) a young one, younger than 2Ma, and made of small edifices related to some pounded plume pulse material. In addition, ASP plume has an own motion of about 1-2 cm/yr to the south-west. The ASP plateau lavas compositions (major and trace elements and Sr-Nd-Pb-Hf isotopes) show en important variability and reveal that the underlying mantle is heterogeneous. It is made of a depleted mantle with lower continental crust strips in the form of garnet-plagioclase granulites, probably delaminated during the Gondwana breakup. The lower continental crust s one of the hypotheses for DUPAL anomaly origin and our data support this assumption

Le magmatisme cénozoïque de la ceinture orogénique qui relie les zones tectoniques de l'Iran, du bloc arménien méridional (petit Caucase) et de la Turquie, reste un sujet de débat. Cette recherche se concentre sur l'épaisse succession géologique de roches volcaniques shoshonitiques calco-alcalines riches en K exposées dans le massif de Talysh, qui fait partie de la ceinture magmatique de l'Alborz, dans le nord-ouest de l'Iran. L'objectif de cette étude est d'étudier les roches volcaniques relativement peu étudiées du massif de Talysh afin de mieux contraindre le cadre géodynamique du magmatisme pendant la convergence régionale. Une étude complète incluant de nouvelles données de terrain, la chimie minérale, la géochimie des éléments majeurs et traces des roches totales, la composition isotopique (Sr, Nd, Pb, Hf), la géochronologie 40Ar-39Ar, et le zircon U-Pb. Cette montre une série magmatique de basaltes riches en olivine, basaltes à clinopyroxène-phyrique, basaltes à clinopyroxène-phyrique, basaltes à amphibole-phyrique, téphrites, trachy-andésites et roches pyroclastiques. Ils contiennent de multiples populations de cristaux : olivine, clinopyroxène, amphibole et phlogopite, avec des textures de rééquilibrage ainsi qu'une zonation oscillatoire et inverse complexe, des textures criblées et des textures de résorption, ce qui suggère que les magmas ont été stockés dans et différenciés dans des chambres magmatiques avec des réinjections successives avant l'éruption. En outre, les âges 40Ar-39Ar de la biotite et des amphiboles des basaltes et les âges U-Pb du zircon des roches pyroclastiques indiquent que l'activité volcanique s'est déroulée pendant ~ 10 Myr (49-38 Myr). L'enrichissement en LILE et l'appauvrissement en Nb, Ta et Ti sont des caractéristiques des laves de Talysh, qui présentent des caractéristiques géochimiques d'arc. Leurs compositions isotopiques varient : 87Sr/86Sr (i) de 0,7045 à 0,7066, ɛNd(i) de ~-2,2 à +1,7, et ɛHf(i) de -2,5 à +3,6. Les roches ont des compositions radiogéniques en plomb (206Pb/204Pb de 18,51 à 19,04, 207Pb/204Pb de 15,59 à 15,63, et 208Pb/204Pb de 38,67 à 39,15). Les éléments majeurs de la plupart des échantillons primitifs (MgO > 5 % en poids) sont comparables à ceux des fusions partielles à faible degré (4-9%) d'une lherzolite à grenat et spinelle avec des rapports grenat:spinelle de 40:60 à 20:80. Les résultats obtenus par géothermobarométrie clinopyroxène-liquide indiquent une variété de réservoirs magmatiques, allant de niveaux profonds (79-60 km) à des niveaux moins profonds (2 km). Les rapports isotopiques de Sr, Nd, Pb et Hf, ainsi que les profils similaires d'éléments traces incompatibles normalisés par la chondrite et par le manteau primitif, ainsi que les estimations thermobarométriques sur les cristaux d'olivine, de clinopyroxène et d'amphibole, suggèrent que la source mantellique est une source asthénosphérique enrichie et que de la croûte continentale a été mélangée au cours du processus de différenciation. Les données sont cohérentes avec la fusion partielle d'un manteau sous-continental à grenat modifié par subduction et les interactions avec un manteau à spinelle pendant l'ascension magmatique. La phase magmatique éocène pourrait avoir été déclenchée par une remontée de l'Asthénosphère liée au début de la subduction à pendage sud du bassin transcaucasien. L'ascension magmatique a probablement été facilitée par des failles décrochantes trans-lithosphériques mises en évidence par les données paléomagnétiques. Le passage d'une composante magmatique calco-alcaline à une composante magmatique plus alcaline avec le temps, du sud au nord du massif de Talysh, suggère un raidissement de la plaque en réponse à un retournement à l'Éocène supérieur. Après cette période, le volcanisme s'est arrêté dans le Talysh Sud et a considérablement diminué dans le massif du Talysh Nord, où il a évolué vers un magmatisme de type adakitique au cours du Miocène supérieur et du Quaternaire
The Cenozoic magmatism of the Central Tethyan orogenic belt, which links the tectonic zones of Iran, the South Armenian Block (lesser Caucasus), and Turkey, remains a topic of debate. This research focuses on the thick geological succession of high-K calc-alkaline shoshonitic volcanic rocks exposed in the Talysh Massif, part of the Alborz magmatic belt, northwestern Iran. The aim of this study is to investigate the relatively unstudied volcanic rocks of the Talysh Massif to better constrain the geodynamic setting of magmatism during regional convergence. A comprehensive study including new field data, mineral chemistry, bulk-rock major and trace element geochemistry, isotope composition (Sr, Nd, Pb, Hf), geochronology 40Ar-39Ar, and zircon U-Pb. We classify them as olivine, clinopyroxene-phyric basalts, clinopyroxene-phyric basalts, amphibole-phyric basalts, tephrites, trachy-andesites, and pyroclastic rocks. They contain multiple crystal populations, including phenocrysts, antecrysts, and xenocrysts: olivine, clinopyroxene, amphibole, and re-equilibrium phlogopite, along with complex oscillatory and reverse zoning, sieve textures, and resorption textures, which suggests that the magmas stalled and differentiated in the crust prior to eruption. Olivine-clinopyroxene-phyric samples in the southern part of the study area exhibit olivine phenocrysts chemically balanced with their host rock, with a slight zoning from high-Mg# cores (Mg# = 90) to rims (Mg# = 80). Furthermore, the amphiboles, biotite 40Ar-39Ar ages of basalts, and zircon U-Pb ages of pyroclastic rocks indicate that volcanic activity took place for ~ 10 Myr (between 49 and 38 Myr). Enrichment in LILE and depletion in Nb, Ta, and Ti are characteristics of the Talysh lavas, which exhibit arc geochemical features. They have isotopic compositions that vary, for 87Sr/86Sr (i) from 0.7045 to 0.7066, for ɛNd(i) from ~-2.2 to +1.7, and ɛHf(i) from -2.5 to +3.6. The rocks have radiogenic lead 206Pb/204Pb ratios from 18.51 to 19.04, 207Pb/204Pb from 15.59 to 15.63, and 208Pb/204Pb from 38.67 to 39.15. The major elements of most primitive samples (MgO > 5 wt%) are comparable to those of melts obtained from low-degree (4–9%) partial melting of a spinel-garnet lherzolite with garnet:spinel ratios of 40:60 to 20:80. The results obtained from clinopyroxene-liquid geothermobarometry indicate a variety of magma reservoirs, ranging from deep levels (79–60 km) to shallower levels (2 km). The isotopic ratios of Sr, Nd, Pb, and Hf, as well as the similar chondrite-normalized REE and primitive-mantle-normalized incompatible trace element patterns along thermobarometry estimates on olivine, clinopyroxene, and amphibole crystals, suggests that the mantle source is an enriched asthenospheric source, and that continental crust was mixed in during the differentiation process. The data are consistent with the partial melting of a garnet-bearing subduction-modified subcontinental mantle and interactions with a spinel-bearing mantle during magmatic ascent. This magmatic flare-up could have been triggered by an asthenosphere upwelling related to the onset of south-dipping subduction of the Transcaucasus basin. Asthenosphere flow and magmatic ascent were likely facilitated by trans-lithospheric strike-slip faults and block rotations highlighted by paleomagnetic data. A transition from calc-alkaline towards a more alkaline magmatic component with time, from south to north of the Talysh massif, suggests a slab steepening in response to roll-back in the Late Eocene. After this period, volcanism stopped in the South Talysh and significantly decreased in the North Talysh massif, where it evolved into an adakitic-type magmatism during the Late Miocene and Quaternary

Le plateau Amsterdam-St. Paul (ASP) est un plateau océanique issu de l'interaction entre le point chaud éponyme et la dorsale sud-est Indienne. Il est prolongé au nord-est par la chaîne des Poètes Disparus (CDP pour Chain of the Dead Poets), une chaine volcanique liée à l'activité intraplaque du point chaud. L'étude du plateau et de la chaîne révèle que la composition du point chaud ASP nécessite la présence dans le manteau source de croute océanique chargée de sédiments pélagiques recyclée via subduction il y a 1,5Ga. Le panache ASP s'exprime en surface de manière discontinue, par le biais de pulses, et à la faveur de zone de faiblesses telles que les dorsales, les zones de fractures et les zones de déformation diffuse. De ce fait, la construction de la chaîne est directement liée (1) aux pulses du panache et (2) à la déformation diffuse engendrée par le mouvement des plaques Capricorne et Australie. Des datations K-Ar révèlent que cette chaine est constituée de deux générations de volcans : (1) une ancienne génération datée à ~9Ma et constituée d'édifices de taille importante, ayant probablement eu une phase émergée et (2) une jeune génération, âgée de moins de 2Ma, et constituée d'édifices plus petits, formés par la migration de matériel issu du panache sous le plateau ASP lors du dernier pulse et à l'épanchement en surface à la faveur de zones de faiblesse. L'orientation de la chaîne et des édifices qui la composent indique que le maximum de divergence entre les plaques Capricorne et Australie se produit selon une orientation N155°. En outre, le panache présente un mouvement propre de l'ordre de 1-2 cm/an vers le sud-ouest qui a contribué à son rapprochement de la dorsale. Ce mouvement à l'encontre des flux asthénosphériques implique un ancrage du panache, confirmant son origine profonde. Les compositions élémentaires et isotopiques (Sr-Nd-Pb-Hf) des laves émises sur le plateau ASP révèlent l'interaction entre le panache, le manteau supérieur Indien et l'influence de l'anomalie DUPAL. Le manteau supérieur Indien sous le plateau ASP est hétérogène et consiste en un manteau appauvri contaminé par des lambeaux de croute continentale inférieure, composés de granulites à grenat et plagioclase, probablement délaminée pendant la fracturation du méga-continent Gondwana. Les résultats de cette étude affermissent donc le modèle proposé de recyclage dans le manteau supérieur de granulites comme origine de l'anomalie DUPAL. La présence de ces trois pôles (point chaud, manteau supérieur et croute continentale inférieure), ainsi que leurs mélanges en proportions variables, entrainent une grande variabilité de compositions dans les laves du plateau. L'apparente homogénéité de l'île d'Amsterdam, l'un des sommets émergés du plateau, se révèle donc être un biais lié à la présence de réservoirs magmatiques intermédiaires dans sa structure.

Les laves provenant de l'arc des Petites Antilles sont caractérisées par une grande variabilité chimique et leurs compositions isotopiques suggèrent une contribution variable de matériel crustal ancien dans leur genèse. L'arc des Petites Antilles est également caractérisé par une zonation chimique nord-sud, les laves des îles du sud présentant généralement des signatures isotopiques crustales plus fortes que celles des îles du nord. Nous avons tenté dans cette étude d'établir s'il existe des variations de la composition chimique des sédiments entrant en subduction le long de l'arc, et si d'éventuels changements de leur composition peuvent expliquer les variations chimiques observées au sein des laves. Pour ce faire, nous avons réalisé une étude géochimique approfondie (majeurs, traces, isotopes du Sr, du Nd, de l'Hf et du Pb) du flux sédimentaire potentiellement entrant dans la zone de subduction à différentes latitudes. L'échantillonnage comprend des sédiments forés au niveau des sites 543 (nord de l'arc) et 144 (extrême sud de l'arc) lors des campagnes DSDP 78A et 14 respectivement, et des sédiments provenant de l'île de la Barbade (sud de l'arc).
Les échantillons présentent une grande hétérogénéité lithologique correspondant globalement à un mélange en proportion variable entre une composante détritique et une composante biogénique (siliceuse ou carbonatée). De plus, au niveau du site 144, des niveaux très riches en matière organique (black shales) datant du Cénomanien supérieur au Santonien (~ 95 à 84 Ma) ont été forés. Ces formations correspondent à l'enregistrement des Oceanic Anoxic Events 2 et 3. Nous avons montré que la « dilution » variable de la fraction détritique par la composante biogénique est le facteur qui contrôle largement les variations de concentrations en éléments traces observées. De plus, nous avons révélé un enrichissement en U extrêmement important au sein des black shales du site 144. Les signatures isotopiques de l'Hf, du Nd et du Pb sont dominées par la composante détritique, alors que celle du Sr, dans le cas d'échantillons riches en carbonates est dominée par celle de l'eau de mer. Les sédiments des trois sites présentent des compositions isotopiques du Pb fortement radiogéniques par rapports aux sédiments océaniques « classiques », que nous avons associées à une forte contribution de matériel issu de l'altération des cratons guyanais et brésilien dans la composante détritique. De plus, la décroissance radioactive de l'U dans les black shales du site 144 a généré des rapports 206-207Pb/204Pb extrêmement radiogéniques.
Un mélange entre le manteau appauvri et les sédiments du site 543 reproduit les compositions isotopiques des laves de la partie nord de l'arc. Pour la partie sud de l'arc un mélange entre les sédiments les plus radiogéniques en Pb du site 144 et le manteau appauvri explique les compositions des laves des îles de la Martinique à Grenade. Une contribution croissante des black shales du nord vers le sud est nécessaire, et est de plus en accord avec l'augmentation du nord vers le sud de l'âge du plancher océanique subduit. Enfin, quelques sédiments de l'île de la Barbade présentent certaines caractéristiques compatibles avec leur implication dans la genèse des laves de la partie sud de l'arc.

O Complexo Rio Capivari (CRC) é constituído por ortognaisses migmatíticos de composições graníticas a tonalíticas e anfibolitos subordinados (magmas toleíticos) em lascas tectônicas no Terreno Embu. As composições dos gnaisses do CRC são predominantemente cálcio-alcalinas a álcali-cálcicas. Idades U-Pb em núcleos de zircão com zoneamento oscilatório indicam cristalização magmática dos protólitos em três períodos principais 2.4, 2.2-2.1 e 2.0 Ga. Idades metamórficas foram reconhecidas em bordas de zircão totalmente escuras nas imagens de catodoluminescência e variam entre 620-590 Ma. A suíte sideriana (2.4 Ga) apresenta caráter juvenil, como evidenciado pelos valores positivos de \'\'épsilon\'\'IND.Nd\' (+3.8) e \'\'épsilon\'\'IND.Hf\' (+0.3 a +4.8) e pela ausência de núcleos de zircão herdado, comumente encontrados em rochas que sofreram retrabalhamento crustal. A suíte de idades riacianas (2.2-2.1 Ga) apresenta idades modelos TDM arqueanas (2.6-3.3 Ga), valores negativos de \'\'épsilon\'\'IND.Nd\' (-12.0 a -4.0) e negativos a levemente positivos de \'\'épsilon\'\'IND.Hf\' (-7.8 a +0.5). Portanto, tais rochas derivam de retrabalhamento de reservatórios crustais antigos. A suíte de idade orosiriana (2.0 Ga) apresenta fontes mais antigas e retrabalhadas com valores altamente negativos de \'\'épsilon\'\'IND.Nd\' (-10.4) e \'\'épsilon\'\'IND.Hf\' (-1.2 a -13.6), sugerindo prolongada residência crustal com idades modelo \'T IND.DM\' e \'T IND.Hf\' >3.3 Ga. As assinaturas de elementos traços em rocha total e a química de zircão sugerem fontes máficas para o gnaisse sideriano. Reservatórios de crosta média, mas de profundidades variáveis, parecem ser a principal fonte dos gnaisses riacianos e orosirianos. Análises em diagramas tectônicos discriminantes baseados em elementos traços de rocha total com elevadas razões \'La/Yb IND.(N)\' (>10), Nb/Yb (>2) e Th/Yb (>1), somados aos valores de \'Y IND.2\'\'O IND.3\' (<3000 ppm), U/Yb (>0.5) e Nb/Yb (0.01-0.10) da química de zircão, sugerem que ambas as suítes de idades foram geradas em ambientes de arco magmático continental, mas com um gap de 200-300 Ma entre o gnaisse sideriano e os gnaisses riacianos sem dados ou informações geológicas. Perfis multielementos (elementos traços) comparativos entre representação de amostras típicas de arco continental associado à subducção de crosta oceânica (margem andina) e amostras de arcos de ilha (Ilhas Mariana) confirmam afinidade com ambiente de arco continental para o CRC, associado à subducção de placa oceânica, principalmente para o gnaisse sideriano. Apesar de pouco representativo, devido ao número de amostras (n=1), uma acresção juvenil em 2.4 Ga colabora para uma dinâmica contínua da evolução da crosta continental. O papel desempenhado pelo CRC na evolução geral do Terreno Embu permanece enigmático. Os dados isotópicos de \'\'épsilon\'\'IND.Nd(590)\' e \'ANTPOT.87 Sr\'/\'ANTPOT.88 Sr IND.(i)\' do CRC (-27.3 a -19.7 e 0.704 a 0.722, respectivamente) indicam evolução temporal não compatível com o requerido para as fontes dos granitos ediacaranos do Terreno Embu, que exigem a participação de reservatórios mais primitivos (\'\'épsilon\'\'IND.Nd(590)\' -13 a -7) e empobrecidos em Rb (\'ANTPOT.87 Sr\'/\'ANTPOT.88 Sr IND.(i)\' \'\'QUASE IGUAL A\' 0,710).
The Rio Capivari Complex (RCC) comprises migmatitic orthogneisses with granitic to tonalitic compositions and subordinate amphibolites (tholeiitic magmas), that occur in tectonics contacts within the Embu Terrane. The RCC orthogneisses are predominantly calc-alkaline to alkali-calcic. U-Pb zircon ages obtained on oscillatory zoned zircon cores indicate protolith magmatic crystallization into three main periods 2.4, 2.2-2.1 and 2.0 Ga. CL-dark zircon rims yield dates between 620-590 Ma, interpreted as metamorphic overprinting. The Siderian suite (2.4 Ga) show juvenile character, as evidenced by positive \'\'épsilon\'\'IND.Nd(t)\' (+3.8) and \'\'épsilon\'\'IND.Hf(t)\' (+0.3 to +4.8) values and absence of inherited zircon grains, commonly found in reworking crustal rocks. The Rhyacian suite (2.2-2.1 Ga) has Archean model ages (\'T IND.DM\' = 2.6-3.3 Ga), negative values of \'\'épsilon\'\'IND.Nd(t)\' (-12.0 to -4.0) and negative to slightly positive \'\'épsilon\'\'IND.Hf(t)\' values (-7.8 to +0.5). Therefore, such rocks most likely derived from reworking of older crustal reservoirs. The Orosirian suite (2.0 Ga) has even older sources with strongly negative \'\'épsilon\'\'IND.Nd(t)\' (-10.4) and \'\'épsilon\'\'IND.Hf(t)\' (-1.2 to -13.6) suggesting prolonged crustal residence time with \'T IND.DM\' and \'T IND.HF\' > 3.3 Ga. Whole-rock trace element and zircon chemistry indicate mafic sources for the Siderian suite. Middle crust reservoirs, at varying depths, appear to be the main source of the Rhyacian and Orosirian suites. According to analysis in discriminating tectonic diagrams the whole rock trace elements with high ratios \'La/Yb IND.(N)\' (> 10), Nb/Yb (> 2) and Th/Yb (> 1), added to the amounts of \'Y IND.2\'\'O IND.3\' (<3,000 ppm), U/Yb (> 0.5) and Nb/Yb (0.01 to 0.10) from zircon chemistry, suggest that all three suites were generated on continental magmatic arc environments, but with a gap of 200-300 Ma between the Siderian suite and the Rhyacian and Orosirian suites without data or geological information. Comparative multi-elements profiles (trace elements) between representation of typical continental arc samples associated with the oceanic crust subduction (Andean margin) and samples of island arcs (Mariana Islands) confirm affinity with continental arc environment for the RCC, associated with subduction oceanic plate, mainly for the Siderian suite. In spite of the small dataset, the results of this study indicate a juvenile accretion at 2.4 Ga, what suggests a continuous dynamic of continental crust evolution. The RCC role on the tectonic evolution of the Embu terrane remains enigmatic. The isotopic data \'\'épsilon\'\'IND.Nd(590)\' and \'ANTPOT.87 Sr\'/\'ANTPOT.88 Sr(i)\' of the RCC (-27.3 to -19.7 and 0.704-0.722, respectively) indicate an evolution not compatible with the sources for the Ediacaran granites of the Embu Terrane, requiring the participation of more primitive reservoirs (\'\'épsilon\'\'IND.Nd(590)\' -13 to -7) (ANTPOT.87 Sr\'/\'ANTPOT.88 Sr(i)\'\'QUASE IGUAL A\' 0.710).

Les laves provenant de l’arc des Petites Antilles sont caractérisées par une grande variabilité chimique et leurs compositions isotopiques suggèrent une contribution variable de matériel crustal ancien dans leur genèse. L’arc des Petites Antilles est également caractérisé par une zonation chimique nord-sud, les laves des îles du sud présentant généralement des signatures isotopiques crustales plus fortes que celles des îles du nord. Nous avons tenté dans cette étude d’établir s’il existe des variations de la composition chimique des sédiments entrant en subduction le long de l’arc, et si d’éventuels changements de leur composition peuvent expliquer les variations chimiques observées au sein des laves. Pour ce faire, nous avons réalisé une étude géochimique approfondie (majeurs, traces, isotopes du Sr, du Nd, de l’Hf et du Pb) du flux sédimentaire potentiellement entrant dans la zone de subduction à différentes latitudes. L’échantillonnage comprend des sédiments forés au niveau des sites 543 (nord de l’arc) et 144 (extrême sud de l’arc) lors des campagnes DSDP 78A et 14 respectivement, et des sédiments provenant de l’île de la Barbade (sud de l’arc). Les échantillons présentent une grande hétérogénéité lithologique correspondant globalement à un mélange en proportion variable entre une composante détritique et une composante biogénique (siliceuse ou carbonatée). De plus, au niveau du site 144, des niveaux très riches en matière organique (black shales) datant du Cénomanien supérieur au Santonien (~ 95 à 84 Ma) ont été forés. Ces formations correspondent à l’enregistrement des Oceanic Anoxic Events 2 et 3. Nous avons montré que la « dilution » variable de la fraction détritique par la composante biogénique est le facteur qui contrôle largement les variations de concentrations en éléments traces observées. De plus, nous avons révélé un enrichissement en U extrêmement important au sein des black shales du site 144. Les signatures isotopiques de l’Hf, du Nd et du Pb sont dominées par la composante détritique, alors que celle du Sr, dans le cas d’échantillons riches en carbonates est dominée par celle de l’eau de mer. Les sédiments des trois sites présentent des compositions isotopiques du Pb fortement radiogéniques par rapports aux sédiments océaniques « classiques », que nous avons associées à une forte contribution de matériel issu de l’altération des cratons guyanais et brésilien dans la composante détritique. De plus, la décroissance radioactive de l’U dans les black shales du site 144 a généré des rapports 206-207Pb/204Pb extrêmement radiogéniques. Un mélange entre le manteau appauvri et les sédiments du site 543 reproduit les compositions isotopiques des laves de la partie nord de l’arc. Pour la partie sud de l’arc un mélange entre les sédiments les plus radiogéniques en Pb du site 144 et le manteau appauvri explique les compositions des laves des îles de la Martinique à Grenade. Une contribution croissante des black shales du nord vers le sud est nécessaire, et est de plus en accord avec l’augmentation du nord vers le sud de l’âge du plancher océanique subduit. Enfin, quelques sédiments de l’île de la Barbade présentent certaines caractéristiques compatibles avec leur implication dans la genèse des laves de la partie sud de l’arc
Lesser Antilles lavas display large chemical variability and their isotopic compositions suggest variable incorporation of old crustal material during their genesis. The Lesser Antilles arc is also characterized by a chemical zoning from north to south along the arc, and lavas from the southern islands generally display a more pronounced crustal fingerprint than northern lavas. The aim of the study is to determine whether a north-south chemical variation exists within the subducting sediment cover, and if potential change in the sediment compositions can explain the chemical variations observed in the lavas. We have undertaken a detailed geochemical study (major and trace elements, Sr-Nd-Hf-Pb isotopes) of sedimentary flux potentially entering the subduction zones at different latitudes. Sampling includes sediments drilled at sites 543 (northern forearc) and 144 (extreme southern forearc) during DSDP Legs 78A and 14 respectively, and sediments from Barbados island (southern forearc). Samples display large lithological heterogeneity which can globally be explained by mixing in variable proportion of a detrital component and a biogenic one (carbonated or siliceous). Moreover, at site 144, some organic rich deposits (black shales) of upper Cenomanian to Santonian (~ 95 to 84 Ma) were drilled and correspond to sedimentary records of Cretaceous Oceanic Anoxic Events 2 and 3. We have shown that variable dilution of detrital component by biogenic one is the main factor controlling the observed variations of trace element concentrations. Moreover, we have revealed an extremely important enrichment of U in site 144 black shales. Nd-Hf-Pb isotopic compositions of studied sediments mainly represent those of the detrital component, whereas Sr isotope ratios, in the case of carbonate rich sediments, are dominated by the seawater signature. Sediments from the three sites exhibit highly radiogenic Pb isotopic compositions if compared with other sediments localized in front of the other major subduction zones, due in part to the important input of detrital material derived from the Guyana and Brazilian Shields. Moreover, Cretaceous black shales from site 144, U-enriched, are characterized by extremely high Pb isotopes ratios due to radioactive decay of U. Mixing of depleted mantle with northern sediments (site 543) produce the isotopic compositions of lavas from the northern part of the arc. For the southern part of the arc, mixing of the depleted mantle and sediments from site 144 explain the compositions of lavas from the islands of Martinique to Grenada. An increase of black shales contribution from north to south is necessary and in agreement with the increasing age of subducting Atlantic crust from north to south along the Lesser Antilles trench. Finally, some sediments of Barbados island associated with sediments like those from site 543 may represent the appropriated sedimentary end member to explain isotopic composition of southern island lavas

Hf, Sr, Nd and Pb isotopes, and major, trace and rare earth elements (REE) were determined for a suite of peridotite and pyroxenite xenoliths, constituent garnet and clinopyroxene and the host Nikos kimberlite (100 Ma) from Somerset Island, in order to constrain the chemical and isotopic composition of the lithosphere beneath the northern Canadian craton. The refractory Nikos peridotites are characterized by high olivine forsterite contents (avg. Fo = 92.3) and depletions in incompatible major elements (Fe, Al, Ca), but are enriched in incompatible trace elements, such as large ion lithophile elements (LILE) and light rare earth elements (LREE), while having approximately chondritic heavy rare earth element (HREE) contents. Mass balance calculations using REE contents of clinopyroxene and garnet indicate that calculated LREE abundances for the Nikos xenoliths are significantly lower (e.g. Nd ~50%) than those of the analyzed whole-rocks. These results suggest the presence of small amounts of a kimberlite-related LREE-rich interstitial component (i.e. ~1% kimberlite liquid and/or ~0.01% apatite) to account for the excess LREE abundances, with little effect on the HREE budgets of the xenoliths.
The 143Nd/144Nd(0.1Ga) (0.51249--0.51276) isotopic compositions of the Nikos peridotites are little variable and overlap those of the Nikos kimberlite at the time of sample transport. The low-temperature peridotites (<1100°C) that sample the shallow lithosphere are characterized by more radiogenic 176Hf/177Hf(0.1Ga) (0.28296--0.28419) and Pb (206Pb/204Pb (0.1Ga) = 17.82--19.03), but lower 87Sr/ 86Sr(0.1Ga) (0.7047--0.7066) isotopic ratios than those of the high-temperature peridotites (>1100°C; 0.28265--0.28333; 17.18--18.30; 0.7064--0.7085, respectively). Incompatible trace element compositions of the xenoliths confirm this depth stratification indicating that shallow and deep (>160 km) Somerset lithosphere are characterized by distinct chemical and isotopic characteristics.
The Lu-Hf isotope compositions of the low-temperature peridotites plot along a 2.8 Ga reference isochron, which is consistent with an interpretation that the shallow Somerset lithosphere stabilized in the Archean to depth of ~150 km. The deep lithospheric mantle, which is probably younger, does not share the same petrogenetic history and may contain recycled material (altered oceanic crust and sedimentary component?). The Hf isotope compositions for the shallow low-temperature peridotites indicate that part of the lithosphere beneath the Canadian craton is characterized by more radiogenic Hf isotope signatures than estimates for "depleted" mantle.

The Neoproterozoic (ca. 723 Ma) Franklin large igneous province (LIP) located on Victoria Island, Arctic Canada, consists of the Natkusiak Formation continental flood basalts and a sill-dominated feeder system exposed in the Minto Inlier. The Franklin LIP is temporally linked with the breakup of Laurentia from Siberia and the Sturtian glaciation or “Snowball Earth”. Recent mapping shows that the Natkusiak Formation, preserved in two lobes (northern and southern), has a thin basal unit, ~50 m thick, followed by two ~500 m thick cycles (1 and 2) of basaltic sheet-flows. Sr-Nd-Pb-Hf isotopic compositions, major element oxides, and trace element concentrations of the Natkusiak basalts allow for the characterization of mantle source components and the extent of crustal contamination. Four geochemical groups (southern low- and high-Ti basalts; northern low- and high-Ti basalts) are defined. The basal basalts (low-Ti, 1.0-1.2 wt.% TiO₂) are distinguished from the overlying cycle 1 and 2 basalts (high-Ti, 1.2-1.8 wt.% TiO₂). The high-Ti basalts are characterized by a narrow range in ⁸⁷Sr/⁸⁶Sri (0.7027-0.7045), high εNdi and εHfi, and relatively low ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pbi, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pbi, and ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pbi compared to the low-Ti basalts (⁸⁷Sr/⁸⁶Sri = 0.7033-0.7057). The northern (low- and high-Ti) basalts are isotopically distinct from the southern (low- and high-Ti) basalts with lower εNdi values for a given ⁸⁷Sr/⁸⁶Sri. The chemistry of the coeval Franklin intrusions mainly overlaps that of the northern basalts and they show only limited isotopic correlation with the southern basalts, which indicates that the southern basalts were fed from a separate feeder system. Significant major and trace element and isotopic differences between the low- and high-Ti basalts are inconsistent with the effects of crustal contamination and are related to different mantle source compositions, with a garnet-bearing source for the low-Ti basalts and a spinel-bearing source for the high-Ti basalts. A shift in mantle source region, likely reflected by an episode of syn-volcanic extension, occurred after the emplacement of the low-Ti basalts, which represent the earliest volcanic products of the Franklin LIP.

Neste trabalho são apresentados novos dados isotópicos de C, O, Sr, Mg e Li e elementares de Elementos Terras Raras (ETR) para as rochas carbonáticas do Grupo Bambuí, no sul da Bacia do São Francisco. Também são apresentadas idades U-Pb e isótopos de Hf em zircão detrítico e dados isotópicos de Sm-Nd em amostras de rocha total de rochas siliciclásticas no mesmo setor da bacia. Os dados quimioestratigráficos permitem dividir as três formações basais do Grupo Bambuí em três intervalos quimioestratigráficos (chemostratigraphic intervals - CI), cada qual registrando um estágio evolutivo da bacia. O CI-1 corresponde à capa carbonática da Formação Sete Lagoas que apresenta excursão isotópica negativa de C, valores de \'delta\'¹³C negativos e razões 87Sr/86Sr crescentes de 0,7074 a 0,7082. Este intervalo marca o início da transgressão marinha que inundou o Cráton do São Francisco onde a bacia estava sujeita a controles locais na química marinha, gerando carbonatos com padrões planares de distribuição normalizada de ETR e com variações acopladas de \'delta\'7Li e \'delta\'26Mg dependentes das fácies sedimentares. O intervalo CI-2 corresponde à porção intermediária da Formação Sete Lagoas na qual foi reportada a ocorrência de Cloudina sp. (550-542 Ma). As rochas carbonáticas deste intervalo apresentam valores de \'delta\'¹³C ao redor de 0%o, \'delta\'7Li ao redor de 16%o, \'delta\'26Mg de aproximadamente -3,5%o e razões 87Sr/86Sr entre 0,7080 e 0,7087, dentro do padrão esperado para o limite Ediacarano-Cambriano. Neste estágio, a transgressão marinha culminou com a conexão da Bacia do São Francisco com outras bacias gondwânicas, permitindo migração de fauna e homogeneização isotópica. Apesar de alguns sinais geoquímicos de caráter global, o cenário intracontinental da bacia a mantinha sujeita a controles locais, observados no enriquecimento de ETR leves em relação aos pesados e por duas excursões negativas nos valores de \'delta\'7Li perfeitamente acopladas a excursões positivas de\'delta\'26Mg. O intervalo CI-3 engloba as formações Sete Lagoas superior, Serra de Santa Helena e Lagoa do Jacaré e seus calcários com valores de \'delta\'¹³C bastante positivos (acima de +3%o) e razões 87Sr/86Sr ao redor de 0,7075, abaixo das esperadas para o limite Ediacarano-Cambriano. O CI-3 marca a restrição da bacia em relação ao reservatório geoquímico e isotópico global, provavelmente pelo soerguimento dos orógenos marginais ao cráton. Tal soerguimento provocou aumento da taxa de denudação e consequente decréscimo da intensidade de intemperismo nas áreas fontes, reduzindo o fluxo dissolvido para a bacia, observado no desacoplamento dos sistemas isotópicos de Mg e Li, e ciclos de decréscimo das razões Sr/Ca e 26Mg removidos pela precipitação carbonática. A diminuição da intensidade de intemperismo e a declividade das áreas fontes tornaram o fluxo dissolvido oriundo de carbonatos mais importantes que os de silicatos, resultando em diminuição das razões 87Sr/86Sr, no aparecimento de distribuições normalizadas de ETR com padrão \"água do mar\", na restrição do suprimento de sulfato na bacia e consequente metanogênese. Os dados geocronológicos mostram que não houve uma reorganização significativa nas áreas de fontes para a bacia desde a deposição das fácies mais finas da Formação Carrancas e Laminito Moema até a deposição da Lagoa do Jacaré. Embora não resolva as principais questões de idade e geotectônicas da bacia, esta constatação é mais um argumento a favor da ausência de uma discordância na base da Formação Sete Lagoas, o que sugere que a glaciação na base da Bacia do São Francisco é provavelmente do Ediacarano Médio / Superior. Se existir esta discordância, a única idade absoluta disponível para a capa carbonática sugere que a glaciação seria Sturtiana (~720 Ma).
This work presents new C, O, Sr, Mg and Li isotope data and Rare Earth Element (REE) concentrations for the carbonate rocks of the Bambuí Group, in the southern São Francisco Basin. U-Pb and Hf geochronology in detrital zircon grains and whole rock Sm-Nd ages in siliciclastic rocks in the same area are also presented. The chemostratigraphic data allow subdividing the three lower units of the Bambuí Group in three Chemostratigraphic Intervals (CI), each one recording a different evolution stage of the basin. The CI-1 comprises the Sete Lagoas Formation cap carbonates that display C isotope negative excursion, very negative \'delta\'¹³C values and 87Sr/86Sr ratios increasing upwards from 0.7074 to 0.7082. This intervals marks the start of the marine transgression over the São Francisco Craton in which the basin was subject to local controls over seawater, as shown by the flat type shale normalized REE distributions and coupled facies dependent \'delta\'Li and \'delta\'26Mg values variations. The CI-2 corresponds to the middle portion of the Sete Lagoas Formation where the Cloudina sp. (550-542 Ma) occurrence was described. The carbonate rocks of this interval display \'delta\'¹³C values around 0%o, \'delta\'7Li values around 16%o, \'delta\'26Mg around -3.5%o and 87Sr/86Sr between 0.7080 and 0.7087 that are expected for the Ediacaran-Cambrian limit. During this stage, the marine transgression provided connection of the São Francisco basin to other West Gondwana basins, allowing fauna migration and isotope homogenization. In spite of the global geochemical signals observed, the intracontinental scenario kept the basin subject to local controls, as shown by the enrichment in light REE and two perfectly coupled \'delta\'7Li and \'delta\'26Mg negative excursions. The CI-3 comprises the limestones of the upper Sete Lagoas, Serra de Santa Helena and Lagoa do Jacaré formations and with very positive \'delta\'¹³C values (> +3%o) and 87Sr/86Sr ratios around 0.7075, lower than those expected for the Ediacaran-Cambrian limit. The CI-3 records the restriction of the basin in relation to the global ocean geochemical and isotope reservoir, probably by the uplift of the craton\"s marginal orogens. Such uplift caused higher denudation rates and consequent decrease in the weathering intensity of the source areas, diminishing the dissolved influx to the basin that is observed in the Mg and Li isotope systems decouplement and in cycles of Sr/Ca ratios and 26Mg decrease by carbonate precipitation removal. The weathering intensity decrease caused the dissolved influx from carbonates to be more important than the one from silicates, resulting in the drop down of the 87Sr/86Sr ratios, the appearance of the \"seawater\" REE shale normalized distributions, and sulphate supply restriction driving methanogenesis. The geochronological data show that no significant reorganization of the basin source areas occurred from the deposition of the Carrancas Formation and Moema Laminites finer facies to the Lagoa do Jacaré Formation. Although the data do not solve the age and geotectonic questions, they add another argument against the existence of an unconformity at the base of the Sete Lagoas Formation, suggesting that the glaciation of the São Francisco Basin is likely Middle to Late Ediacaran in age. If there is an unconformity, the only available absolute age suggests it is a Sturtian Glaciation (~720 Ma).

Thesis (M.S.)--University of Wisconsin--Madison, 2002.
Typescript. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references (leaves 29-41).

碩士
國立成功大學
地球科學系碩博士班
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Subducted sediments are key components in crustal-mantle recycling. Understandings on convergent margin magmatism, mantle heterogeneity, crustal composition, and crustal growth all require constraints on the chemical fluxes of subducted sediments. However, the compositions of the subducted sediments vary significantly among subduction zones. Moreover, their chemical effects also depend on the nature of subduction, such as subduction angle and age of the subducted plate. Consequently, there is a clear need to characterize the chemical flux in individual subduction zones. This study aims to determine the role of the subducting South China Sea (SCS) sediments in mantle metasomatism beneath the North Luzon Arc (NLA) using Sr-Nd-Hf-Pb isotope systematics. Based on Sr-Nd-Hf-Pb isotope variations, three mantle metasomatism models are considered for the sources of NLA lavas. They are: (I) addition of bulk sediments to depleted mantle, (II) depleted mantle metasomatized by sediment-derived melts, and (III) depleted mantle metasomatized by melts derived from sediments and altered oceanic crust (AOC). Although not considered in model calculations, the contributions of sediment-derived and AOC-derived fluids are also addressed qualitatively. The first metasomatism model results in mixing curves overlapping with the mantle array in Sr versus Nd and Hf isotope plots, inconsistent with the distributions of the NLA lavas, which deviate from mantle array to lower 143Nd/144Nd and 176Hf/177Hf values. This model also fails to explain the NLA lavas in Pb versus Sr, Nd and Hf isotopes spaces. The involvement of sediment-derived melts (Model II) leads to source compositions with larger deviation from the NLA lavas in Sr versus Nd and Hf isotope plots, because sediment-derived melts have higher Sr/Nd and Sr/Hf ratios than their sources. Since Pb has similar compatibility to Nd and Hf, this model results in comparable mixing curves to model I. The mixing curves derived from model III with variable amounts of residual zircons provide the best fit to most NLA lavas. Specifically, with 0.0016-0.0032% residual zircons in the subducted sediments, 20-50% AOC-derived melts and 50-80% sediment-derived melts can explain the N-island lavas, whereas the S-island lavas can be derived from sources metasomatized by 90-60% AOC-derived melts and 10-40% sediment-derived melts. The sources of Batan island lavas can be explained by ~30% AOC-derived melts in equilibrium with 0.005% residual zircons and ~70% sediment-derived melts. In all three models, the addition of AOC-derived fluids can improve the model fits to the NLA data. However, the contribution of AOC-derived fluids to the trace element budgets in the metasomatized mantle should be far less significant compared to that of the slab-derived melts due to their low trace element abundances. Two major differences between the existing and the proposed metasomatism models are: (1) the involvement of AOC-derived melts which were not considered by existing models can be the depleted metasomatic agents that satisfactorily explain most NLA lavas, and (2) the melts derived from SCS hemipelagic sediments can be the appropriate long-term enriched component. There is no need to postulate involvements of liquids from pelagic sediments, which is absent in the present-day NLA tectonic setting. In addition, the requirement of AOC-derived melts is consistent with the subduction of young SCS plate (~35 Ma) and the occurrence of the adakitic glass inclusions in mantle xenoliths. Finally, more rock samples from the NLA, specifically Lutao island, have to be analyzed for Sr, Nd, Hf, and Pb isotope ratios to justify the linear trends of these lavas in the Sm/Hf-143Nd/144Nd and Sm/Hf-176Hf/177Hf plots of Marini et al. (2005) and to re-evaluate the role of crustal contamination.