Study of crystal-hosted melt inclusions at Santorini (Greece), with implications for magma genesis and plumbing system processes

Un grand nombre de volcans d’arc sont capables de produire des eruptions calderiques. Le volcan de Santorin (South Aegean Volcanic Arc, l’Egee-Meridionale, Grece) est un volcan d’arc responsable de plusieurs eruptions de ce type au cours de ses 0,65 Ma d’activite, et dont l’eruption de l’Âge de Bronze Tardif (eruption Late Bronze Age, LBA) est la plus recente. Pourtant, de nombreuses questions sur le systeme volcanique de Santorin restent non resolues telles que la nature des magmas primaires et la maniere dont leurs compositions changent au cours du temps, l’origine des magmas intermediaires et acides, les raisons des tendances geochimiques des magmas acides observees sur le long terme, et la nature des changements se produisant dans le systeme magmatique dans la periode precedant une grande eruption calderique. Dans cette these, je presente un large ensemble de donnees de haute precision sur les inclusions vitreuses et les verres matriciels, afin de repondre aux questions relatives a la genese et l’evolution des magmas du Santorin.Notre echantillonnage est compose de nombreuses inclusions vitreuses piegees dans des cristaux d’olivine dont les compositions basaltiques primitives sont rarement representees par les roches totales du Santorin et plus generalement de l’ensemble de l’arc volcanique. Ces inclusions vitreuses revelent qu’il existe une gamme de teneurs en elements en traces incompatibles dans les magmas basaltiques les plus primitifs du Santorin. Les inclusions primitives presentent une signature geochimique typique des magmas de zone de subduction. La gamme des compositions varie d’appauvri a enrichi en elements incompatibles, appeles type low Nb et type high Nb. Les rapports La/Yb des inclusions vitreuses primitives sont compris entre 1,5 (plat, de genre tholeitique) dans le type low Nb et 3,2 (incline, de genre calco-alcalin) dans le type high Nb. Nous avons calcule les compositions des liquides magmatiques primaires en utilisant differentes methodes et nous avons mis en evidence que les liquides primaires parentaux des magmas de types low Nb et high Nb sont respectivement appauvris et enrichis en elements incompatibles. Les differents types de magmas primitifs ne peuvent pas etre expliques par la cristallisation fractionnee de l’un de ces magmas, mais sont plutot associes a differents degres de fusion partielle du manteau. Nous avons determine les degres de fusion partielle (F) du manteau en utilisant le logiciel de modelisation petro-genetique PRIMACALC2 (F = 6% pour les liquides silicates primaires high Nb, F = 8% pour les liquides silicates primaires low Nb) et en effectuant des modeles de fusion partielle du manteau (F = 18% pour les liquides silicates primaires high Nb, F = 22% pour les liquides silicates primaires low Nb). Les valeurs de F obtenues a partir de ces deux approches different. Cependant, les resultats obtenus montrent qu’une difference dans le degre de fusion partielle du manteau peut expliquer la gamme des compositions observee entre les differents types de magmas primitifs. La signature metasomatique predominante dans les liquides primaires provient de la fusion partielle des sediments de la plaque plongeante. Il y a peu de preuves de l’influence de fluides aqueux provenant de la plaque plongeante. Il y a peut-etre une influence du rutile residuel, mais celle-ci ne domine pas l’origine des differentes series. Il n’existe aucune tendance temporelle coherente dans les magmas basaltiques parentaux au cours du temps, ce qui suggere que les differents types de magmas primaires sont restes disponibles pour l’ascension dans la croute durant la plupart de l’histoire du volcanisme du Santorin. (...)