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Soutenance de thèse de géologie : Aurélien BEAUMAIS

"Géochimie de l'arc du Vanuatu - Evolution spatio-temporelle des édifices volcaniques et des sources mantelliques."

L’archipel volcanique du Vanuatu se met en place au cœur du pacifique sud-ouest dans un contexte tectonique complexe marqué par la frontière convergente des plaques australienne et pacifique. Il se compose d'édifices volcaniques répartis sur plus de 1000 km le long de la marge du Vanuatu et situés en face des différentes structures en rides et bassins de la plaque australienne en subduction sous le bassin Nord Fidjien depuis ~ 6 Ma. Je présente ici une nouvelle étude géochimique des laves de cet archipel volcanique actif à partir de la détermination des compositions en éléments majeurs et traces, et des compositions isotopiques (Sr-Nd-Hf-Pb) d’une centaine d’échantillons de laves (< 2 Ma), provenant de 7 îles et de 5 monts sous-marins. Ces données apportent de nouvelles contraintes sur la nature des flux de matière provenant de la plaque subductée, sur les processus de genèse des magmas dans le coin de manteau et sur leur différenciation au cours de leur remontée vers la surface.

L’étude géochimique des magmas les plus primitifs de chacun des édifices volcaniques considérés a permis de mettre en évidence la variation de composition des sources mantelliques le long de l’arc et d’individualiser 3 segments géochimiques : "central", dans la zone de collision de la ride D’Entrecasteaux, "sud" en face du bassin Nord Fidjien, et "extrême sud" en face du bassin Sud Fidjien. La composition des roches des différents bassins subductés influence fortement celles des laves des volcans adjacents via le composant de subduction, décliné sous ses différentes formes : des fluides caractérisés par des rapports Ba/Th et Sr/Th élevés et des produits de fusion avec des rapports La/Sm élevés et des faibles rapports 143Nd/144Nd. L’influence des fluides de subduction semble moins importante dans la genèse des îles centrales comparé à celles du segment sud, et relativement faible au niveau des îles du segment extrême sud, en revanche la fusion des sédiments subductés semble participer à la genèse des laves du Vanuatu, principalement au niveau des îles centrales. La pétrogenèse des laves de la ride de Hunter au niveau de la terminaison sud de l’arc apparaît très complexe et pourrait impliquer la fusion partielle de la croûte océanique subductée.

De plus, la perturbation tectonique induite par la subduction/collision de la ride D’Entrecasteaux avec l’arc depuis ~ 2 Ma permet d’accéder à un manteau enrichi ("type-MORB indien") du bassin Nord Fidjien au niveau des îles centrales, différent de celui échantillonné par les îles plus au sud ("type-MORB pacifique"). De plus, cette ride apporte probablement en subduction un composant ancien (faible 206Pb/204Pb) qui pourrait être d’origine crustale et assimilé à un fragment de croûte inférieure pincée au niveau de la paléo-subduction D’Entrecasteaux.

En revanche, les variations du taux de fusion partielle du manteau ne semblent pas être un paramètre majeur pouvant expliquer les variations géochimiques enregistrées à l’échelle de l’arc. Toutefois, à un niveau plus local, celles-ci peuvent contribuer en partie à l’hétérogénéité des laves (exemple de Gaua).

Enfin, l’étude géochimique détaillée des îles volcaniques a permis de caractériser la différenciation des laves par cristallisation fractionnée et d’identifier des processus d’assimilation crustale, notamment au niveau du Lopevi. Elle a également permis de mettre en évidence une extrême hétérogénéité spatio-temporelle du manteau sous l’arc du Vanuatu, témoignant de la complexité des processus géologiques impliqués

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