Caractérisation et transfert des magmas felsiques dans la croûte moyenne à profonde : Exemple : le Mont Hay en Australie Centrale

Le lien entre la source du magma dans la croûte moyenne à profonde et son site d'accumulation dans la croûte supérieure, est illustré par le massif du Mont Hay, lequel représente une portion de la Croûte moyenne à profonde protérozoïque constituée de roches supracrustales felsiques et mafiques de composition MORB (Middle Ocean Ridge Basalt) et MORB contaminée. Selon des calculs basés sur la composition des roches résiduelles et des fondus solidifiés, la contamination du N-MORB (Normal Middle Ocean Ridge Basalt) par les éléments lithophiles serait en effet le résultat de 82% de magma mafique N-MORB contaminé par 18 % de métasédiments. Le massif du Mont Hay représente une zone de transfert optimale exhumée pour les magmas produits in situ et/ou injectés, qui ont pu être transférés et se mélanger dans un milieu suffisamment chaud pour éviter leur solidification. \n \nLa caractérisation et le transfert de ces magmas felsiques dans la croûte sont orchestrés par la tectonique et le métamorphisme. Ainsi, le massif du Mont Hay subit une première hybridation lors de la formation du protolithe igné vers 1820 Ma (phase prédéformationnelle) puis une seconde hybridation pendant la déformation subséquente vers 1770 Ma (phase syndéformationnelle). L'hybride prédéformationnel est le résultat du système d'intrusions mafiques et felsiques litées (MASLI) qui se développe à P< 2kbar par infusion de magma mafique dans la croûte amincie du bassin d'arrière-arc en extension. Lors du mélange, les ions sont échangés entre les magmas et la perte de ÏCO et Rb du magma felsique induit un gain de Na pour l'hybride modifiant alors la composition des feldspaths. \n \nLa fermeture du bassin d'arrière-arc marque le début d'un événement contractionnel qui commence au nord et induit le métamorphisme et l'anatexie du protolithe au faciès granulitique à 825-875 °C et 6-7 kbar. La fusion partielle in situ de la granulite mafique produit les leucosomes tonalitiques (cm) qui correspondent à la source 1 de fondu, tandis que les métasédiments produisent beaucoup de leucogranites (cm à m) qui correspondent à la source 3. En même temps, la fusion partielle affecte la croûte profonde qui produit la charnockite injectée dans les granulites du massif du Mont Hay qui constituera la source 2. Ces magmas produits in situ et externes sont transférés par un réseau de dykes. Lors de leur transfert les magmas subissent (1) la contamination par la roche hôte qui influence la composition de la majorité des roches comme l'illustre le vecteur sur le graphe CaO versus SiO2 où sont représentées toutes les roches, (2) la fractionnation affectant en particulier les charnockites et les leucogranites qui se repartissent selon des droites de cristallisation fractionnée sur les graphes Na,O versus K2O et TiO2 versus SiO2, le graphe Rb/Sr versus Sr montre notamment la fractionnation extrême du leucogranite et enfin (3) le mélange, essentiellement entre les sources 2 et 3 pour former l'hybride syndéformationnel comme le montre le graphe CaO versus SiO2 qui situe les hybrides dans une zone intermédiaire entre le leucogranite et la charnockite. \n \nCe réseau de transfert, qui crée un lien entre le lieu de production et d'accumulation de magmas, est constitué de dykes et sa structure est déterminée par leur distribution statistique normale ou log-normale. À chaque population de dykes est associée un rôle particulier d'accumulation (éléments isolés), de distribution ou de nourricier (éléments ramifiés) et enfin de transfert (éléments colonne vertébrale). Ces dykes s'organisent statistiquement autour d'une largeur optimale en fonction de leur rôle dans le réseau. Ainsi, les mélanges observés (hybrides syndéformationnels) s'expliquent également par la structure du réseau et renseignent sur sa connexion et sa maturité. Les magmas mélangés ont été transférés puis mis en contact par l'intermédiaire de dykes connectés, il faut en effet, que l'un Le élément ramifié se décharge dans l'autre Le élément colonne vertébrale. Cette maturité est également liée à la déformation et à la perméabilité qui contrôle le transfert de magma à l'échelle de l'affleurement, notamment en favorisant les ouvertures de fractures (chemin pour les magmas) ou au contraire les fermetures. Conséquemment, pour produire un flux volumétrique de 10~2 nr/s si le système est constitué de dykes indépendants (Méthode du Système de Conduits planaires Individuels - MSCI), dans le meilleur des cas la source devra être 1600 fois plus grande que l'affleurement et, si les dykes sont interconnectés et que le magma est injecté lors d'une seule ouverture progressive (Méthode du Réseau Interconnecté d'ordre i- Système Uni-injection 2- MRIi-SU2), la source devra être 9,5 fois plus grande. Comme l'exemple étudié représente une fenêtre sur le système de transfert, il est difficile de conclure précisément à quel niveau d'évolution du transfert le massif du Mont Hay se situe. Néanmoins les observations de terrain tendent à prouver que les dykes deviennent plus larges et moins denses en s'éloignant de la source; alors le processus de drainage de l'échelle du grain à l'échelle régionale pourrait être consistant et le lien entre la source et le magma est un réseau interconnecté s'élargissant du grain au pluton. \n

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