Les séries volcaniques de Fayal (Açores) : étude pétrologique et géochimique

Les dries volcaniques de Fayal (Aqores) : Ctude pCtrologique et giochimique

FABIENNE LEMARCHAND' Luboratoire de ghchimie compare'e et s y s t h t i q u e , Universit4 de Paris VI, (Pierre et Marie Curie), E3, T26-16,

4 Place Jussieu, 75230 Paris Cedex 05

R e ~ u le 14 fkvrier 1986

Revision acceptee le 29 aoQt 1986

L'ile de Fayal est composke de quatre unites volcano-structurales, le Galego. le volcan central, le graben et les zones fissurales. Les trois premikres d'entre elles se caractkrisent chacune par une sequence pktrographique allant de basaltes alcalins porphyriques ii plagioclase, ii des trachytes. Les variations minkralogiques et gkochimiques (majeurs et traces) sont coherentes avec un modkle de diffkrenciation par cristallisation fractionnke de plagioclase - salite -olivine - titanomagnktite - kaersutite - apatite, opkrant i partir de liquides primaires de compositions voisines. Cependant, les benmoreites du volcan central, essentiellement post-caldeiriques, correspondent ii des melanges entre un magma basaltique d'origine profonde renlontk ii la faveur de l'ouverture du graben, et un magma deja differencik situe dans la chanlbre magmatique. Les zones fissurales emettent exclusivement des basaltes alcalins et des hawa'ites porphyriques ii olivine et clinopyroxene. Les variations des teneurs en Cr, Co, Ni, Sc. MgO et A1,03 traduisent le fractionnetnent du couple olivine-clinopyroxkne. Les variations du rapport La/Lu montrent que ces laves dkrivent de liquides primaires ayant des teneurs en terres rares lourdes lkgkrement diffkrentes et tradui- sant des proportions de grenat residue1 variables.

Les liquides primaires de ces quatre unitks proviennent d'une source mantklique gkochimiquement homogkne qui se distingue nettement de celles des autres iles. I1 est probable que l'evolution volcanologique de Fayal soit Ctroitement gouvernke par le jeu de la fracture ii composante distensive d'orientation N115".

Fayal Island consists of four volcano-structural units: Galego, the central volcano, a graben, and fissure zones. Each of the first three units is characterized by a petrographic sequence ranging froin plagioclase porphyritic alkaline basalts to trachytes. The mineralogical and geochemical variations (major and trace) support a model implying differentiation by fractional crystallization of plagioclase - salite -olivine - titanomagnetite -kaersutite - apatite from primary liquids of similar compositions. The central volcano benmoreiites, essentially postcaldera, range from deep-seated basaltic magma mClanges upraised through the graben openings and a previously differentiated magma situated in the magmatic reservoir. Only alkaline basalts and olivine to clinopyroxene porphyritic hawaiites flowed from the fissure zones. The variable contents of Cr, Co, Ni, Sc, MgO, and Al,03 reveal the olivine-clinopyroxene fractionation. The variable La/Lu ratios show lava derivation from primary liquids having slightly different heavy rare-earth elements and reflecting variable amounts of residual garnets.

The origin of the primary liquids of the four units is a geochemically uniform mantle source remarkably different from those of other islands. The volcanological evolution of Fayal seems to have been very strongly influenced by a set of fractures with a tension component striking 1 15 ON.

[Journal Translation]

Can. J. Earth Sci. 24, 334-353 (1987)

Introduction a kt6 kgalement dkcrite B Sao Miguel (Fernandez 1980; Fetter

L'archipel des A~ores est situk au centre de l'ockan Atlan- tique Nord entre les latitudes 39 et 37'N, B la jonction des trois plaques nord-amkricaine, africaine et eurasienne. I1 se compose de neuf iles volcaniques (fig. 1) qui s'ktendent sur plus de 608 km selon un axe nord-ouest - sud-est perpendiculaire B la ride mkdio-Atlantique (RMA). Deux des iles, Corvo et Flores, se situent B l'ouest de la RMA, selon une direction N15" parallkle B celle ci, sur la plaque Nord-amkricaine. Les sept autres s'klkvent B l'est de la RMA sur un vaste plateau triangu- laire de structure complexe (Krause et Watkins 1970; Ridley et al. 1974; Searle 1980), limit6 au nord par le rift de Terceira, au sud par la zone de fracture est-A~ores et B l'ouest par la RMA. Cette situation gkodynamique atypique fait des Aqores une zone privilkgike pour ktudier les relations existant entre le volcanisme et ces divers contextes structuraux.

Quelques ktudes gknkrales (Berthois 1953; Torre de Assun~ao et Canilho 1970; Schmincke et Weibel 1972; Schmincke 1973; White et al. 1979) ont montrk que le volcanisme ac;orken est typiquement alcalin, lkgkrement plus potassique B Sao Miguel et Santa Maria (Na20/K20 = 2) que dans les autres iles (Na20/K20 = 3). Une skrie transitionnelle

1. Adresse actuelle : Laboratoire de minkralogie - cristallographie, Universite de Paris VI et VII, E2, T26-16, 4 Place Jussieu, 75230 Paris Cedex 05.

1981). Les ktudes isotopiques (White et al. 1976; Hawkes- worth et al. 1979; Lambret 1981; Duprk 1983) et gkochimiques (Benhamou et al., B paraitre) montrent que les iles de Corvo et Flores se caractkrisent par une source mantklique enrichie en Th, U , Ta, La, Cs et Sb par rapport B la source de la zone FAMOUS (*French -American Mid-ocean Undersea Study>>) et distincte de celle des iles situkes B 17est de la RMA. Parmi celles-ci, trois iles se distinguent par des rapports isotopiques du strontium et du plomb et par des rapports entre klkments hygromagmaphiles <(anonnaux, ,, ce sont Sao Miguel , Pico et Fayal. Ces iles ont une position gkodynamique originale; Sao Miguel est situk B l'intersection du rift de Terceira et de la zone de fracture A~ores -Gibraltar, alors que l'alignement Fayal-Pico coi'ncide avec la frontikre actuelle Europe - Afrique (Searle 1980).

L'ktude volcanologique de Fayal est particulikrement impor- tante puisque son kvolution est gouvernke B la fois par une tectonique franchement distensive d'orientation nord-nord-est parallkle B la RMA, matkrialiske par des failles normales affec- tant tout son soubassement, et par un cisaillement dextre est - ouest B composante distensive le long de la direction N115" (Bangher et Sykes 1969; McKenzie 1972). Cette direction est celle de l'allongement de l'ile, des fractures kmissives et du graben qui la traversent.

Nous nous proposons dans cet article de complkter les Printed in Canada / Imprime au Canada

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336 CAN. J. EARTH SCI. VOL. 24, 1987

TABIEAU 1. Principales caractCristiques des diffkrentes unites volcano-structurales de l'ile de Fayal

Structures Produits kmis Age (ans) Tectonique

Galego Stratovolcan a caldera Coulbes de basaltes et 700 000 - 200 000 Double r6seau de failles: l'un hawa'ites porphy- NNO, l'autre NNE riques h plagioclases

Produits diffkrenciks (mugearites - 200 000 et trachytes)

Volcan central Stratovolcan h caldera (A) UnltCs laviques (hawai'tes 420 000 - 200 000 Pas de direction sp6cifique porphyriques h plagioclases Rkactivation d'anciennes fractures iusou'h des trachytes) NNE du soubasse~nent 3 -1

Unite pyroclastique (ponces 200000 - 80000 trachytiques)

(B) Pyroclastites de 1'Alto do Rico

Graben Rift Coulees de basaltes et hawa'ites porphyriques h plagioclases

Zones fissurales Fractures Cmissives Basaltes hawa'ites porphyriques B (alignement de canes olivine et clinopyroxkne volcaniques) dominants

30 000 - l'actuel Ouverture contralee par une tectonique d'orientation N 1 15 '

Region de HORTA : Fractures de direction N 1 15 " 100 O(K) - l'actuel region occidentale (Cabeco do Trinta au Capelinhos : '? - l'actuel

NOTA: D'apks Chovelon (1982). L'activitC volcanique a Ctt datee par Abdel-Monem et nl. (1968), FCraud (1977), FCraud c.t ul. (1980), Fetter (1981) et Chovelon (1982).

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FIG. 2. Localisation des diffkrentes unit6s volcano-structurales et des principales directions tectoniques de l'iles de Fayal. E3 Gal6go (unit6 1); volcan central (unit6 2);. W graben (unite 3); 0 canes du volcanisme de Covoes (unit6 3); O zones fissurales (unit6 4); A canes du

volcanisme fissural syn-graben; A canes du volcanisme fissural post-graben; activit6 recente du volcan central (ponces de 1'Alto do Rico); --- failles du graben.

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340 CAN. J . EARTH SCI. VOL. 24, 1987

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1 3 h m b - t FIG. 3. ~volution des proportions modales avec le degrk de diffk-

renciation des laves, en l'occurence, la teneur en thorium des laves. La nomenclature adoptCe est la suivante : basaltes, Th I 3,5 ppm; hawai'tes, 3,5 ppm < Th I 5.5 ppm; mugearites, 5,5 ppm < Th I 7.5 ppm; benmor@'ites et trachytes, Th > 7,5 ppm. ( A ) phknocristaux; ( B ) plagioclase: ( C ) olivine; (D) clinopyroxkne (en pour- cent). Zones fissurales; * GalCgo; volcan central; A graben; A cycle post-caldeira du volcan central.

ktudes prkliminaires de Mktrich et al. (1981) et Chovelon (1982) limitkes aux kdiflces ponctuels. I1 s'agit ( 1 ) de caractk- riser pktrographiquement et gkochimiquement le volcanisme associk aux diverses structures, fractures, graben et volcans centraux; (2) d'identifier et de modkliser les mkcanismes de diffkrenciation n~agmatique; et (3) de dkflnir les caractkristiques des sources mantkliques et d'ktablir une comparaison avec les autres i'les de l'archipel.

Geologie de Fayal

Fayal se compose de quatre unitks volcano-structurales majeures (tableau 1, fig. 2). (1) Le Galdgo (S) est un stratovolcan a caldeira localis6 B l'extr6mitk est et sud-est de l'ile, actif entre 700 000 et 200 000 ans. I1 est constituk par un empilement de coulkes akriennes de basaltes et d'hawaites pro- phyriyues plagioclase, intercalkes avec quelques coulkes aphyriques et subaphyriques de m6me composition. Des pro-

duits plus diffkrenciks (mugkarites et trachytes) ont 6tk @mis apks l'effondrement de la caldeira, 2 partir de c6nes de scories, il y a environ 200 000 ans. (2) Le volcan central (VC), autre stratovolcan B caldeira, regroupe deux grands ensembles. LC premier (420 000 - 200 000 ans) pr6ckde le graben (unitk 3) et comprend deux unitks laviques (formations du Castelo Branco et du Volcan Central sensu stricto) et une unit6 pyroclastique (formations ponceuses du Cabego Redondo au sud et de Saliio au nord). Le second est syn- et post-graben: il regroupe les ponces de ]'Alto do Rico (1 100 - 790 ans Av.P.) localiskes autour du cratkre et dans la moitik nord de l'ile, et quelques coulkes de benmorEite intracaldeira (cycle post- caldeira (PC) ). (3) Le graben (Gb) est une structure distensive qui traverse l'ile selon une direction N115". Le volcanisme associk comprend les coul6es de basaltes et d'hawaites porphyriques ii plagioclase kmises partir du cratkre du volcan central et a partir de petits appareils situks dans le graben et celles kmises par la fissure de Covoes (NIOO). (4) Les zones fissurales (ZF) localiskes aux extrkmitks est (rkgion de Horta; 100 000 ans 2 l'actuel) et ouest de l'ile (depuis le Cabego do Trinta jusqu'au Capelinhos, dernikre kruption en 1957 - 1958; dkbut d'activitk non datk) dont les fractures @mettent des coulkes basaltiques ii olivine et clinopyroxknc.

Petragraphie

Les laves de Fayal constituent une skrie alcaline continue allant de basaltes alcalins i des trachytes (nomenclature de Muir et Tilley (1964), baske sur l'indice de diffkrenciation (Dl) de Thornton et Tuttle (1960)). Les analyses modales (Tableau 2, fig. 3) montrent que le pourcentage de phknocristaux diminue trks rapidement avec le degrk d'kvolution de la lave : il varie de 38% dans le basalte FA19 (cycle post- caldeira) ii 3 % dans les trachytes du Galkgo. Bien que l'assem- blage minkralogique soit le m6me pour toutes les laves de Fayal, les proportions modales de chacune des phases varient d'une unitk B l'autre.

Les basaltes et hawai'tes sont constituks par des phknocristaux d'olivine, de clinopyroxkne, de plagioclase, des spinelles et d'oxydes de Fe-Ti et par une mksostase microcristalline contenant les m6mes phases (fig. 4). Toutefois deux ensembles se distinguent. (1) Les basaltes et hawaites des zones fissurales dans lesquels l'olivine et le clinopyroxkne sont les phases dominantes (12 % d'olivine et 1 1,8 % de clinopyroxkne dans le basalte FA32). Le plagioclase apparait sous forme de microphknocristaux dans les basaltes les plus primaires et en phknocristaux dans les hawaites. Son impor- tance ne cesse de croitre avec le degrk d'kvolution (fjg. 3) (jusqu'a 7%) aux dkpens des olivines et clinopyroxknes. La mksostase de ces roches est vacuolaire, et les vacuoles repr6- sentent jusqu'a 20% du volume de la roche. (2) Les basaltes et hawaytes des autres unit& qui sont kgalement porphyriques mais pauvres en ferromagnesiens (olivine + clinopyroxkne < = 2%) et trks riches en phknocristaux de plagioclases (jusqu'a 39 % dans FA 19 du cycle post-caldeira). Ceux ci sont souvent centimktriques plus particulikrement dans les laves du graben oh ils sont de plus poecilitiques. Les mksostases sont toujours microcristallines, celles des roches du graben ktant de plus vacuolaires (15 -20% du volume de la roche).

Les mugdarites se rencontrent dans toutes les unitks structurales except6 dans les zones fissurales. Ce sont des laves moyennement porphyriques B subaphyriques (jamais plus de 10% de phknocristaux) dans lesquelles le plagioclase est tou-

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FIG. 4. Textures des differents types de basaltes. (A) Basalte des zones tissurales (FA32). Phtnocristaux d'olivine et clinopyroxkne; le plagioclase quoique prCsent reste rare. MicrophCnocristaux et microlites des memes phases associks a de nombreux granules d'oxydes de Fe-Ti dans une matrice microcristalline gCnCralement vacuolaire. (B) Basalte du GalCgo (FA2). Phknocristaux de plagioclase et accessoirement d'olivine et de clinopyroxkne. Microphenocristaux et microlites des memes phases ainsi que d'oxydes de Fe-Ti (deux gkn6rations : l'une prCcoce en cristaux automorphes a subauto- morphes, l'autre tardive en microphCnocristaux squelettiques) dans une matrice microcristalline non vacuolaire. (C) Basalte du graben (FA50). PhCnocristaux de plagioclase plus ou moins poecilitiques et accessoirement d'olivine et de clinopyroxkne. Microph6nocristaux et rnicrolites des memes phases associCs a d'abondants granules d'oxydes de Fe-Ti dans une matrice microcristalline vacuolaire.

F ~ G . 5. Coin~ositions des s~inelles et oxvdes de fer- titane : Cvolution des compositions des spinelles dans le diagmmme Cr203/(Cr203 + A1203) = f(Mg0). Cercles : zones fissurales; carrCs : graben; symboles pleins : spinelles inclus dans les olivines; symboles CvidCs : spinelles libres dans la mksostase.

Sours dominant, associk B des cristaux d'olivine, de clinopyroxene et d'oxydes de fer-titane (titanomagnktite et ilmknite). L'amphibole et 17apatite apparaissent occasionnelle- ment en phknocristaux automorphes. La mksostase est toujours microcristalline et contient les memes phases.

Les benmorkftes appartiennent h la phase d'activitk rkcente du volcan central. Elles sont kmises sous forrne de coulkes intracaldeira, subaphyriques et aphyriques ii cristaux de plagioclase, d'oxydes de fer-titane, d7amphibole et de biotite plus ou moins opacifikes, d'olivine et d'apatite. Ces laves ont la particularit& de presenter des agrkgats d'olivine, d'apatite et d'oxydes de fer - titane parfois inclus dans les plagioclases . La mksostase est microcristalline, essentiellement constituke de plagioclase et d'oxydes de fer - titane. Elle est t&s hkterogene et prksente des zones plus ou moins enrichies en oxydes. Ce sont ces zones qui prksentent la plus forte concentration d'agrkgats.

Les trachytes sont presents exclusivement dans les 6difjces centraux (Galkgo et volcan central). 11s sont subaphyriques, ~t le plagioclase est toujours la phase cristalline dominante. A celui-ci s'ajoute en proportions notables et varikes l'amphibole (0,2 - 1,3' %) plus ou moins opacifiee, l'apatite, le clinopyroxene, les oxydes de fer-titane et aussi l'olivine dans les trachytes du Galkgo. La mksostase est microcristalline, constituke essentiellement de lattes de plagioclase (structure trachytique) et de granules d'oxydes opaques. Des plages interstitielles de biotite et (ou) d7amphibole sont kgalement prksentes.

Des analyses minkralogiques ponctuelles ont kt6 rkaliskes sur une vingtaine d'echantillons repksentatifs de l'ensemble de l'ile de Fayal, sur la microsonde CAMEBAX du CAM- PARIS de 1'Universitk de Paris V1, (Pierre et Marie Curie) sous les conditions suivantes : 15 kV, 20 nA et un temps de comptage variable suivant les elements (Ca, Al, Si. Mg et Ni : 10 s: Mn, K et Na : 20 s; Cr et Fe : 25 s: Ti : 30 s).

Les olivines Elles sont largement exprimkes dans les termes basiques de

chacune des unitks. Leur composition est comprise dans

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l'intervalle FoR6-6~; les compositions les plus magnksiennes Les -feldspaths correspondent aux basaltes e t hawaites des-zones fissurales et du graben (voir tableau ci-dessous) .

ZF Gb G VC Cycle PC

Basalte FOW-72 F064-77 F078-62 - F072-65 Hawa'ite - - - - -

Mugearite - - F068-66 F059-54 -

Benmoreite - - - - F060-60 Trachyte - - F049-28 - -

I1 existe une corrklation positive entre FeO, MnO et GaO; ces klkments ktant inversement corrklks avec MgO et NiO.

Les olivines des benmorkites du cycle post-caldeira sont magnksiennes et ont des teneurs globales en Ni, Gr et Co (dosages par activation neutronique) trks klevkes, comparables B celles des olivines des mugkarites :

FA 17 (benmoreite PC) Olivine 340 85 134 MCsostase < 5 13 8

FA3 1 (mugCarite du VC) Olivine 325 70 190 Mesostase 5 10 24

Ces teneurs klevkes suggkrent que ces olivines ne sont pas en kquilibre avec la lave h8te. Ceci renforce nos observations pktrographiques (hktkrogCn6itk des mksostases) . Les clinopyroxtnes

Les clinopyroxknes des zones fissurales et du graben sont des diopsides et des salites magnksiennes remarquablement riches en TiO, (5%) et A1,O3 (9,7%). Ges pyroxknes se caractkrisent par des rapports AlIv/Ti klevks, compris entre 3,5 et 5. Les teneurs en chrome varient de 1 B 0,5% dans les diopsides et de 0,7 B 0,01% dans les salites.

Les pyroxknes des autres unitks sont des salites magnksiennes. Elles se distinguent des prkckdentes par des rapports AlIv/Ti faibles, voisins de 3. Les teneurs absolues en alumine et titane diminuent avec le degrk de diffkrenciation des laves hbtes, mais le rapport AlIv/Ti reste constant; seules les salites des trachytes du graben ont des rapports plus faibles, de 1,5. Les teneurs en chrome sont infkrieures B celles observkes prkckdemment et diminuent depuis les basaltes (0,05%) jusqu'aux trachytes ( < B la limite de dktection).

L'incorporation de A1 et Ti dans les clinopyroxknes est con- tr6lke par de nombreux facteurs incluant la pression et les acti- vitks de Al,03, SiO, et TiO, (Gupta et al. 1973; Carmichael et ul. 1970). Aussi les diffkrences observkes entre les unitks peuvent rksulter de l'ordre de cristallisation plagioclase-

11-s7agit de la phase dominante dans la plupart des roches. Leur composition kvolue depuis des bytownites et labradorites dans les basaltes et hawaites jusqu'i des anorthoses dans les trachytes du Galego.

Les spinelles et les oxydes de fer-titane Les laves des zones tissurales se caractCrisent par des

spinelles de compositions complexes, intermediaires entre les skries des chromites, magnksio-chromites et magnktite -ulvospinelle. Les plus fortes teneurs en Cr,O,, A1,03, MgO et NiO s'observent pour les spinelles inclus dans les olivines (fig. 5). Elles diminuent dans les microphknocristaux isolks dans la mksostase alors que les teneurs en TiO,, FeO et MnO augmentent.

Les basaltes du graben contiennent kgalement des spinelles, cependant l'kvolution sur le join magnetite-ulvospinelle est plus complkte et se fait jusqu'h des titanomagnktites. De plus, ils se distinguent de ceux des zones fissurales par un rapport Cr/(Cr + a ) systkmatiquement plus fdible.

La titanomagnktite est prksente dans les laves des autres unitks, des basaltes aux trachytes, que se soit sous forme de cristaux automorphes ou de microphCnocristaux squelettiques isolks dans la mksostase. L'kvolution B l'kchelle de la skrie (depuis les basaltes jusqu'aux trachytes) et de la lame mince (des microphknocristaux inclus ou associCs aux phases cristal- lines aux microphknocristaux automorphes isolCs dans la mksostase et meme aux microphCnocristaux squelettiques), se fait dans le sens d'un enrichissement en TiO,, FeO et MnO et d'un appauvrissement en Fe,03 et Al,03.

L'ilrnknite apparait seulement B partir des mugkarites. Elles suivent la meme kvolution que les titanomagnktites B savoir : enrichissement en TiO, et FeO c o ~ l k B un appauvrissement en A203 et Fe,03.

Les amphiboles Les amphiboles apparaissent sporadiquement dans tous les

termes pktrographiques. Leur pdsence ne devient systkma- tique qu'B partir des mugkarites; cependant elles ne reprksen- tent jamais plus 1,5 % du volume total de la lave.

Ce sont des kaersutites (Leake 1978) plus titaniferes et plus sodiques (Na/K = 4,5 -4,9) que la plupart des amphiboles de skries alcalines tant oceaniques que continentales (p. ex. Maury 1976; Flower 1973). Elles ont un rapport Al'V/Ti voisin de 3, identique B celui observC dans les salites.

Les biotites Seules les benmodites du cycle post-caldeira contiennent

des phCnocristaux de biotite. Leur composition est trks homogkne. Ce sont des biotites trks riches en TiO, (7,2%) et MnO (0,20-0,30%). Mais la caractkristique majeure de cette phase est sa teneur exceptionnellement klevke en Na,O (1,28%) ce qui les distingue des biotites de laves alcalines comparables (Maury 1976). Les rapports Na/K particuliers des kaersutites et des biotites, compris respectivement entre 4,5 et 4,9 et 0,23 et 0,25, s'expliquent aiskment par le caractkre plus sodique de la skrie de Fayal que la plupart des series alcalines.

clinopyroxkne ainsi que des proportions respectives de ces deux phases. Au sein des zones fissurales, la cristallisation GCochimie prkcoce du clinopyroxkne par rapport au plagioclase explique La determination des klkments majeurs et traces a port6 sur ses teneurs elevees en Al,03 et TiO, et surtout la valeur klevke une sklection de 75 kchantillons (voir annexe 2). Bes analyses du rapport AlIvITi, alors que la syncristallisation du couple reprksentatives des diffkrentes unites volcano-structurales sont plagioclase -clinopyrox&ne dans le GalCgo et le volcan central prksentkes dans le tableau 2. Les conditions d'analyse sont est responsable des rapports AlIv/Ti plus faibles. dCcrites en annexe 1.

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kldments majeurs Tout comme les skies des autres iles de l'archipel des

A~ores (Schmincke et Weibel 1972; Schmincke 1973; White et al. 1979) les roches volcaniques de Fayal foment une suite alcaline sodique; les basaltes ayant un rapport Na201K20 = 3. Ce caractkre les distingue de la plupart des skries alcalines tant ockaniques que continentales.

Les diagrammes d'kvolution des klkments majeurs tracks en fonction du Th (fig. 6) montrent que (I) quelle que soit leur unit6 d'origine, les laves de Fayal s'enrichissent rkgulikrement en SO2, Na20 et K20 et s'appauvrissent en CaO depuis les basaltes jusqu'aux trachytes; (2) les teneurs en Ti02, MnO et P20s augmentent des basaltes aux mugkarites puis chutent; et (3) les basaltes des zones fissurales sont appauvris en A1203 (teneurs qui augmentent de 14 i 18% des basaltes aux hawaites) et enrichis en MgO (12-6%) par rapport aux basaltes des autres unitks, plus alumineaux (jusqu'i 20% d'Al,03) et faiblement magnksiens (5 -4% de MgO).

I1 apparait clairement que les laves du graben ne se distinguent pas de leurs kquivalents pktrographiques des autres unites structurales. L'attribution de ces laves h une skrie de type transitionnel (Chovelon 1982) parait inexacte dans la mesure ou les teneurs en aluminium trks klevkes de ces roches sont ktroitement likes 2 l'abondance des phknocristaux de plagioclase (environ 20% du volume de la roche).

~14ments traces L'ensemble des basaltes prksente des teneurs klevkes en U,

Th, Ba, Rb, Ta, Zr et Hf, caractkristiques d'un magmatisme alcalin. Tous ces klkments s'enrichissent des basaltes aux trachytes (CanchytelChasalte : Th = 4,8; U, Rb = 4 3 ; Zr, Hf, Ba = 3; Ta = 2,8) et sont linkairement corrklks au thorium (fig. 7). Le rapport ThIU (3,46) est comparable i celui mesurk dans diverses skries alcalines , continentales (chaine des Puys , ThIU = 3,7 -4,2) (Condomines 1981) ou ockaniques (Hawai', ThIU = 3, l - 3,7) (Wedepohl 1969 - 1978) et supkrieur i celui des tholeites abyssales (pour la zone FAMOUS : ThIU = 3,05) (Condomines 198 1). Le rapport ThITa, kgal 2 1,05, est kgalement caractkristique entre autres des skries alcalines ockaniques des domaines distensifs (Treuil et al. 1977).

Les klkments de la premikre skrie de transition (Cr, Co, Sc, Ni) se caractkrisent par des courbes de dkcroissance d'allure exponentielle (fig. 7). Les basaltes et hawaites des zones fissurales montrent les plus fortes teneurs en ces klkments mais aussi les gammes de variation les plus importantes (Cr, 600-50 ppm; Co, 53 -30 ppm; Sc, 38-23 ppm; Ni, 238-70 ppm). Les termes basiques des autres unitks sont appauvris en nickel ( < 50 ppm) et en chrome ( < 100 ppm) par rapport aux prkckdents .

Les spectres de terres rares normks aux chondrites (fig. 8) montrent que la totalitk des laves de Fayal prksente un enrichissement en lanthanides lkgers par rapport aux lanthanides lourds, typique des roches alcalines. Ces courbes sont identiques aux donnkes prkliminaires publikes pour cette skrie par Flower et al. (1 976) et White (1 977). Les spectres des basaltes se caractkrisent par une lkgkre anomalie positive en europium qui s'attknue progressivement avec le degrk de diffkrenciation de la lave. L'extension de cette anomalie est plus forte pour les laves des zones fissurales dkpourvues (FA32), ou trks pauvres en plagioclase. Cette anomalie peut reflkter, comme l'ont suggkrk Sun et Hanson (1975), les conditions plus kductrices prkvalant pendant la fusion partielle de la source mantklique dont sont issus les liquides primaires des zones fissurales.

Les variations du rapport LaILu-qui mesure le fractionnement entre les terres lkgkres et lourdes-en fonction du thorium (fig. 9) montrent que pour des teneurs en thorium variant de 2,5 h 4,5 ppm, autrement dit des basaltes aux hawaites, le rapport LaILu est compris entre 74 et 140 au sein des zones fissurales, et entre 74 et 85 dans les autres unitks. Bans ces dernikres, les concentrations en terres rares augmentent rkgulikrement jusqu'h 6-7 ppm de Th, c'est h dire jusqu'aux mugkarites. Au deli, les teneurs se stabilisent pour La, Ce, Yb et Lu et chutent pour les terres rares internlkdiaires (Sm, Eu, Tb).

~ t u d e des processus 6volutifs Gczl4go - volcan central - graben

Identification des processus de difltrenciation Les variations gkochimiques observkes et, en particulier,

l'existence (1) de corrklations linkaires avec des droites passant par l'origine pour les klkments hygromagmaphiles (U, Th, Rb, Ta et terres rares lkgkres) et (2) d'une dkcroissance exponentielle des klkments de transition Cr, Co, Sc et Ni indiquent que le processus majeur de diffkrenciation est la cristallisation fractionnke (Treuil 1973). L'unicitk des droites de corrklation entre klkments hygromagmaphiles et la similitude des rapports (LaILu) pour les trois unitks structurales, de meme que les rapports isotopiques du strontium (Lambret 198 I), montrent que les diffkrents liquides primaires proviennent de la fusion partielle d'une source mantklique ayant les meme caractkristiques .

L'applicabilitk de ce mod6le est corrobork par un ensemble d'observations indkpendantes les unes des autres : (1) le con- tinuum des skries tant au point de vue minkralogique que gkochimique; (2) la prksence de caldeiras (volcan central, Galkgo) qui suggkrent l'existence de chambres magmatiques sous-jacentes; et (3) la prksence de cumulats 2 plagioclase, clinopyroxkne, amphibole, titanomagnktite, ilmknite et olivine, dont les phases ont les memes con~positions que celles des laves ktudikes. Le test quantitatif du modkle, proposk ci-dessous, nous pemet d'kvaluer les paramktres les plus sensibles du processus tout en inettant en kvidence les limites d'applicabilitk du modkle.

Modtlisation du processus de cristallisation ffactionnPe Le comportement des klkments chirniques au cours de la

cristallisation frdctionnke peut etre suivi en mesurant les coefficients globaux de rkpartition solidelliquide. Ceux-ci sont dkterminks sur diagrammes logarithmiques en portant en abscisse le Th comme klkment hygromagmaphile de rkfkrence (Allkgre et al. 1977; Villemant et al. 1980). Les pentes des droites de rkgression linkaire sont Cgales h 1 -I9 oh D est le coefficient global de repartition de l'klkment port6 en ordonnke.

Pour la majoritk des klkments doses, il est possible de difinir des segments de droite sur lesquels D est constant. Chaque rupture de pente correspond i une variation de ce coefficient global de repartition et par conskquent i un changement dans la minkdogie du solide qui cristallise. La comparaison des coefficients globaux de rkpartition et des coefficients de rkpartition minkrauxlliquide (plus particulikrement ceux des klkments elks caractkrisant chaque phase minkrale, tableau 3) nous permet d'identifier la ou les phases minkrales qui fractionnent ou qui disparaissent au cours de la cristallisation fractionnke et donc de retracer l'kvolution minkralogique des differentes series.

Dans les trois unitks considkrkes, les coefficients globaux de

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FIG. 7. Diagrammes de variation de quelques ClCments traces en fonction du thorium.

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TABLEAU 3. Valeurs relatives des coefficients de kpartition min6rduxtliquide des ClCments clCs pour les phases minerales ma~eures deduites de l'etude de trois sCries alcalines : Fayal, Chaine des Puys et Velay (Massif Central, France)

Phase Majeurs Hygromagmaphiles Transitions 3d

Olivine Mg > > M n > Fe > 1 Si < 1

Clinopyroxene Mg-Ca > Mn r 1

Kaersutite Mg > Ti > Fe-Mn-Ca > 1 Si < 1

Biotite Mg > Ti > Fe > Mn > 1 Si < 1

Titanomagnetite Fe-Ti > > Mn > Mg 2 1

Feldspaths Ca-A1 > 1 Na I 1 Si = 1

U-Th-Zr-Hf-Ta et REE < < 1 Ni > > Co > Cr > 1 > Sc Zr> Hf U-Th-Ta-LREE < < 1 Cr > > Sc > Ni-Co > 1 Zr <Hf Hf = MREE et HBEE U-Th-LREE < < 1 Cr > Sc-Co-Ni r 1 Th < Ta < Hf Hf = MREE et HREE Zr < Hf U-Th < Zr-Hf < Ta-REE Co > > Cr-Sc > > Ni 2 1 Ba > > Cs-Rb > 1 U-Th-BEE-Zr-Hf-Ta > 0,l Cr-Co-Sc-Ni > 1

Co > Sc U-Th-Zr-Hf-Ta-BEE < < 1 Cr-Co-Sc-Ni < 1 Eu > > BEE Sr >Ba > 1 > Rb

NOTA : B1ap&s Lemarchand et ul. (1987).

FIG. 9. Variation du rapport (LatLu) en fonction des teneurs en thorium. M8mes symboles que figure 7.

repartition dkfinissent deux &apes de cristallisation fractionnke. le passage de l'une B l'autre se faisant systematique- ment h 6 f 1 ppm de thorium, B la transition mugkarite- benmorEite (tableau 4).

La premiere &tape se caracterise par de forts coefficients globaux de repartition pour Co, Sc et MgO, qui traduisent le fractionnement d'olivine et de clinopyroxkne (les coefficients de repartition du Ni et du Cr n'ont pas ete calcule puisque les teneurs en ces elements sont trks souvent en d e ~ B de la limite de detection). La valeur 6levCe du coefficient global de +partition du Co par rapport a celui du Sc montre que l'olivine domine. En effet, les coefficients de repartition olivinelliquide et clinopyroxkne/liquide au sein des basaltes sont respectivement de 0,2 et 3,5 pour Sc et de 5 et I pour Co. Le plagioclase participe kgalement B la cristallisation fractionnee comme l'attestent les fortes valeurs des coefficients globaux de repartition de l'alumine (1,18), du sodium (0,43) et du strontium (0,731.

La seconde &ape de cristallisation fractionnee est marquee par l'augmentation des coefficients globaux de +partition de Zr, Ta, Sr, Co, Sc, l'ensemble des terres rares, TiO,, Fe203, MnO, MgO. CaO et P2Q, et par la diminution des coefficients de +partition de SiO, et A1,03. Ceci traduit la cristallisation

TABLEAU 4. Valeurs des coefficients globaux de repartition (D), calculCs sur les diagrammes logarithmiques en utilisant le thorium c o m e element hygrornagmaphile de reference

Fayal

Prernikre Ctape Seconde ehpe

SiO, TiO, A1203 Fez03 MnO MgO CaO Na20 K2O P205 u Zr Hf Ta Ba Rb Sr Co Sc La Ce Sm Eu Tb Yb Lu

NOTA : Les droites de dgression liniaires sont kgales B (1 - D), oti U reprisente le coefficient global de ripartition de 1'ClCment port6 en ordonnke. Lorsque A = 1, aux erreurs de mesure p&s, on peut considCrer que D = Dm. Lorsque A > 1, le comportement de cet ClCment n'est pas compatible avec le seul processus de cristallisation frdctionnee. Les linlites entre les deux Ctapes de cristallisation sont dtfinies par l'intersection des droites de codlation calculCes. Les coefficients globaux de &partition du Ni et du Cr n'ont pas CtC d6terrninC en raison des faibles teneurs en ces ClCments, souvent infirieures h la li~nite de dktection.

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TABLEAU 5. Pourcentages nloyens de phases calcules pour le Galego et le Volcan centrdl apks resolution du systkme sudetermine (equation [I])

(1) (2) (3) (4)

Olivine 0 f 5.1 0,3f 3,8 0 f 3,8 -

Glinopyroxkne 26,5 110,2 23,2*13,6 12,7*11,8 54,9+23,7 Plagioclase 54,3111,9 54,2f 7,3 60,6f 7,7 13,6f 10,2 Magnetite 11,6f 2,4 9 , l k 2,3 13,6+ 2,6 12,4+ 4,O Amphibole - 8,6f 10,2 12,5f11,4 21,2+ 16,9 Biotite - - - 0 + 1,8 Total 92,4* 16,7 95,4f 19,3 99,4+ 18,7 99,8f 31,2

N ~ T A : ( 1 ) La premikre Ctape de cristallisation fractionnke, au passage basalte-hawalte, calcul rCalise sans amphibole. (2) Le meme stade avec amphibole. (3) Le passage mugkarite - benmorEite. avant la rupture de pente visualisCe sur les diagrammes logarithmiques. (4) La second Ctape de cristallisation fractionnde, au passage benmosite -trachyte. Les phases mintrales considkkes dans ce calcul sont celles observCes dans les Cchantillons.

massive de l'amphibole et des oxydes de fer - titane en sus du plagioclase. La Constance des coefficients globaux de rkpartition de Ba et Rb montre que ni la biotite ni le feldspath alcalin n'interviennent de fagon significative dans le processus de cristallisation fractionnke. Le fractionnement d7apatite permet d'expliquer le comportement du phosphore.

Le potassium, moyennement incompatible durant le premikre ktape de cristallisation fractionnke (D = 0,15), se carac- tkrise lors de la seconde ktape par une droite de rkgression dont la pente est supkrieure h 1. Autrement dit, il est nkcessaire d7admettre un enrichissement de cet klkment dans le liquide plus important que ne le laisse prkvoir un simple processus de cristallisation fractionnke.

Qua~ztijcatio~z du processus de cristallisation fractionrzt!e La connaissance des coefficients globaux de rkpartition et

des coefficients de rkpartition minkraux/liquide pour ces skries (Lemarchand 1984; Lemarchand et al. 1987) nous permet de rksoudre le systkme surdktermink :

[l] i:x$D$=IY J = 1

h I kquations linkaires (I ktant le nombre d'klkments dosks) et J inconnues (J reprksentant les diffkrentes phases minkrales) afin de calculer les proportions des phases minkrales X contenues dans le solide cristallisant a un moment donnk de la diffkrenciation. Nous avons utilisk la mkthode de rksolution statistique par approximations successives prkconiske par Albarkde et Provost (1976) et Villemant et al. (1981). Le programme utilisk, kcrit par H. Jaffrkzic et D. Massiot, tient compte des erreurs sur chacune des variables.

Dans le cas ou le systkme converge nous obtenons (1) les proportions modales des phases minkrales dans le solide qui cristallise ainsi que les incertitudes sur ces valeurs; (2) les nouvelles valeurs des coefficients globaux de rkpartition et des coefficients de rkpartition minkraux/liquide, compatibles avec le systkme d7kquations proposk; et (3) les kcarts rkduits sur ces mesures. Le systkme est acceptable lorsque 17histogramne des &arts rkduits est symktrique par rapport h 170rigine et que toutes les valeurs sont comprises dans 17intenralle -2 B +2.

Nos essais de modklisation prennent en compte les 616- ments majeurs et traces. Les rksultats sont regroupks dans le tableau 5. Les histogmrnmes des kcarts rkduits sont excellents, et ces calculs attestent donc de la cohkrence du inodkle

proposk, B savoir la cristallisation fractionnke. I1 apparait clairement que le plagioclase est la phase dominante durant toute la diffkrenciation alors que l'amphibole et les oxydes de fer-titane remplacent le clinopyroxkne et l'olivine. La comparaison des proportions modales du cumulat IIIA (plagioclase, 3 1,5 % ; clinopyroxkne, 3 1,5 % ; amphibole, 26'8 % ; oxydes de fer-titane, 10,2%) et celles obtenues a la transition mugkarite-benmor6te montre que la minkralogie du cumulat peut &re considCrCe cornrne reprksentative de la minkralogie du solide cristallisant en profondeur. Nkanmoins, il existe des diffkrences importantes entre les proportions de phases calculkes et les proportions modales estimkes prkckdemment (voir tableau 2 et fig. 3). D'une part, les proportions de plagioclase et de clinopyroxkne calculkes sont systkmatiquement sures- timkes par rapport nos obsenlations; d'autre part. les proportions de pyroxknes calculkes a la transition benmordite- trachyte sont beaucoup trop klevkes par rapport aux amphiboles et plagioclases .

Les difficult& majeures de cette modklisation rksident dans les faits suivants : (1) les klkments clks caractkristiques des diffkrentes phases minkrales sont interdependants; par exemple, l'amphibole incorpore notablement Ba, Sr, Co, Sc et Ni. Or, Ba et Sr sont &dement caractkristiques des plagioclases, alors que les clinopyroxknes concentrent Co, Sc et Ni. Pour prkciser le r6le respectif des diffkrentes phases minkrales il faut donc de meilleurs klkments indicateurs. (2) Le processus de cristallisation fractionnke modklisk est idkal, c'est B dire qu'il suppose que le magma kvolue continuement en systkme clos. Or, nous avons vu pkckdemment que la cristallisation fractionnke se fait en systkme ouvert au moins pour certains klkments (p. ex. K). De plus, la petrographic et la minkralogie des benmoreites du cycle post- caldeira dkcrites prkckdemment suggkrent que le systeme s'ouvre pkriodiquement a la suite de rkinjections de liquides moins diffkrenciks dans la chambre magmatique. La distribution spatiale et temporelle de ces benmoreites (essentiellement intracaldeiriques syn- a post- graben) suggkre que ces rkinjections sont rkcentes (infkrieures B 30 080 ans). Les benmoreites seraient ainsi les tkmoins d'un mklange entre deux magmas, l'un d'origine profonde assimi- lable a un hawaite dont la remontke semble like directement a 170uverture de graben; l'autre stagnant dans la chambre magmatique et dkji trks diffkrencik. Nous avons vu prkckdemment qu'il existe des kvidences pktrographiques et minkralogiques de ces mklanges : hktkrogknkitk des mksostases, compositions

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T A B L E ~ U 6. Principales caractkristiques pktrographiques et gkochirniques des laves des diffkrentes unit& structurales de l'ile de Fayal

Zones tissurales Galkgo, volcan central Graben

Mineralogie Olivine Clinopyroxkne Plagioclase Oxydes

Geochimie Majeurs (%)

MgO A1203

Traces wpm) Cr Ni

LaILu

Olivine

+ clinopyroxkne + plagioclase

F0.37-72 Diopside et Mg salite Anez-70 Spinelles chrorniferes

Plagioclase

f olivine f clinopyroxkne

F078-62 Mg salite Anez-75 Titanornagnktites

Plagioclase- poecilitique f olivine f clinopyroxkne

Few-77 Diopside et Mg salite An78-70 Spinelles chrorniferes

h titanomagnktites

*En moyenne.

t d s basiques des olivines (Fo,,-,,,) et des plagioclases (An,,) La presence de cette phase permet d'expliquer a la fois du comparables B celles trouvees dans les hawai'tes. comportement hygromagmaphile des terres rares legkres

Les zones fissuralas La g a m e de compositions observke dans les laves des

zones fissurales, en particulier en ce qui concerne Al,O,, MgO, Ni, Cr, Co et Sc, peut 2tre attribuke au fractionnement intense du couple olivine-clinopyroxkne. L'absence de termes pktrographiques au delh des hawai'tes ktant la conskquence du non dkveloppement de kservoirs magmatiques importants. Cependant, les variations du rapport La/Lu (compris entre 74 et 140) suggkrent que la cristallisation fractionnke n'est pas le seul facteur contrblant le comportement des terres rares et en particulier des terres rares lourdes. La loi de Rayleigh pour ces deux klkments nous permet d'kcrire

Si l'on suppose raisonnablement que les coefficients globaux de rkpartition du La et du Lu respectivement de 0,09 f 0,03 et 0,28 f 0,12 sont les memes qu'au sein des autres unitks, et que f (fraction de liquide ayant cristallisk) varie au maximum entre 1 et 0,5, le rapport La/Lu doit &re compris entre 74 et 95.

Les variations observkes peuvent &re relikes aux conditions de formation des liquides primaires et en particulier B des hktkrogknkitks miniralogique et (ou) chimique du manteau, B diffkrents degrks de fusion partielle et (ou) B de plus ou moins grandes profondeurs de gknkse. Les rapports entre klkments hygromagmaphiles ktant identiques pour toutes les laves, la source mantklique semble gkochimiquement homogkne, tout au moins en ce qui concerne ces klkments. I1 est alors probable que le fractionnement La/Lu des liquides primaires soit dii B une hktkrogknkitk minkralogique de la source, et en particulier B des proportions variables de grenat rksiduel, induites elles- memes par des degds de fusion partielle lkgkrement diffkrents et (ou) par des profondeurs de fusion diffkrentes; le grenat est en effet la seule phase ayant un rapport LaILu trks faible (Shimizu 1975; Shimizu et Kushiro 1975; Frey et al. 1978).

(enrichissement rkgulier) et l'homog6nEit6 des teneurs en terres rares lourdes des liquides primaires, tamponnkes par la proportion de grenat rksiduel. Notons que le grenat ne reste une phase rksiduelle que pour des degrks modkres de fusion partielle d'un pkridotite (15 -20 % maximum).

En conclusion, il apparait que la cristallisation fractionnke est le processus majeur responsable de la diffkrenciation magmatique dans les quatre unitks structurales. Cependant, des diffkrences lkgkres mais significatives que ce soit au niveau de la pktrographie, de la miniralogie ou de la gio- chimie rkapitulees dans le tableau 6 indiquent que chaque unit6 structurale a suivi une kvolution magmatologique qui lui est propre. L'extension de la diffkrenciation est fonction du mode de mise en place : les zones fissurales permettent la remontke de magmas profonds peu diffkrencies alors que la prksence de trachytes dans les unitks du volcan central, du Galkgo et du graben est la conskquence du dkveloppement de chambres magmatiques plus superficielles B 17aplomb des caldeiras actuelles .

Cornparaison avec les autres iles des Agores Comme l'ont discutk Treuil (1973) puis Treuil et Joron

(1975) les rapports entre klkments hygromagmaphiles (HYG) ne sont pas affectks par les processus de cristallisation fractionnke et de fusion partielle, B condition qu'ils ne soient pas fractionnks par certaines phases minkrales. 11s peuvent donc ktre considkks comme des caractkristiques initiales des magmas primaires et de leur source mantklique.

Les rapports entre klkments hygromagmaphiles (Th/U, Th/Ta, Th/La, Th/Hf, Th/Zr, Th/Rb) (cette ktude; Benhamou et al., B paraitre; J. L. Joron, donnkes non publikes) tout comme les rapports isotopiques du strontium (compris entre 0,7036 et 0,7039) (Lambret 1981) dkfinis pour les diffkrentes unites structurales de Fayal montrent que les liquides primaires correspondants proviennent d'une source mantklique gkochimiquement homogkne.

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Les variations inter-iles de ces rapports HYG sont tout B fait cohkrentes avec celles des rdpports isotopiques du strontium et du plomb (tableau 7) ainsi qu'avec celles des halogknes (Schilling et al. 1980). La totalitk de ces donnkes nous amkne B dkfinir quatre ensembles volcaniques :

(I) Les iles situkes B l'ouest de la RMA, Corvo et Flores, sont caractkriskes par des rapports HYG klevks, des abon- dances absolues en klkments hygromagmaphiles et plus particulikrement en thorium, plus fortes que dans les autres iles, par des rdpports isotopiques du strontium ((normaux>>, c'est B dire comparables B ceux des MORB (emid-ocean ridge basaltsn) adjacents, et des rapports 208Pb/204Pb relativement klevks compatibles avec l'hypothkse d'une source enrichie en 232Th radiogknique .

(2) Les iles centrales de Terceira, Sao Jorge et Graciosa ont des caractkristiques gkochimiques et isotopiques trks homo- gknes, identiques B celles de la zone FAMOUS, except6 en ce qui concerne le rapport ThIHf notablement plus faible B FAMOUS.

(3) Les iles de Santa Maria et de Sao Miguel prksentent les rdpports HYG et les rapports isotopiques les plus klevks du group oriental. La rkgion de Sao Miguel est, la plus ancienne, est la plus singulikre. I1 existe une variation rkgulikre des rapports isotopiques et des abandances des klkments hygromagmaphiles d'est en ouest, corrklke avec l'ige des kpanche- ments volcaniques (Fkrdud et cll. 1980; Fetter 198 1).

(4) Les iles de Pico et Fayal dont les caractkristiques tant gkochimiques qu'isotopiques sont intermkdiaires entre les groupes (2) et (3).

11 ne semble pas faire de doute que l'origine de l'archipel des A~ores soit B trouver dans la meme conjonction de processus mantkliques . Cependant , la situation gkodynamiquement cum- plexe de l'archipel fait que l'origine du volcanisme n'a pas r e p jusqu'i ce jour de modkle satisfaisant rendant compte B la fois de sa structure et de son kvolution. Le concept de ((hot spot* ou (<panache* a trouvk un kcho important parmi les gko- chimistes (Schilling 1975; White et al. 1976; Duprk 1983). Afin d'expliquer les variations inter-iles les auteurs s'accor- dent pour avancer que le panache serait lui-meme hktkrogkne. Les donnkes ghchimiques exposkes brikvement dans cet article ne nous permettent pas de tester cette hypothkse. Cependant, il apparait que (1) la source mantklique de Corvo et Flores prksente des caractkristiques gkochimiques et isotopiques diffkrentes de celles des iles situkes B l'ouest de la RMA et de la zone FAMOUS. Elle est enrichie en Th, U, Ta, La et probablement en klkments tels que P, K, Cs et Sb (Benhamou et al., B paraitre). C'est elle qui prksente les caractkristiques les plus proches des skries de Massif Central situkes kgalement en domaine distensif intraplaque (tableau 7). (2) L'originalitk tant gkochimique qu'isotopique des iles de Fayal et Pico, peut &re la conskquence de leur position gkodynamique atypique, sur une zone transformante limitant deux domaines lithosphk- riques diffkrents. Les caractkristiques de ces iles gourraient alors rksulter d'un ((mklange~ entre deux domaines mantkliques, l'un ayant les caractkristiques de Sao Miguel est, l'autre les caractkristiques des iles centrales (Terceira, Sao Jorge et Graciosa).

La comparaison des rapports HYG et des rapports isotopiques, bien que p&liminaire, suggkre que 1 'kvolution du volcanisme des A~ores est gouvernke ktroitement par la gkodynarnique de cette rkgion et plus particulikrement par le jeu du cisaillement dextre B composante distensive le long de la direction N 1 15 " .

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Remerciements

Ce travail fait partie d'une thkse de troisikme cycle soutenue a 1'Universite de Paris VI (Pierre et Marie Curie) dans le cadre d'une allocation de recherche attribuee par le ministhe de 1'Industrie et de la Recherche Scientifique. Je tiens a remercier J . L. Joron pour son appui technique ainsi que M. Semet, M. Treuil, J. G. Schilling et M. F. I. Flower pour leur revue critique de ce manuscript.

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Annexe 1 : Conditions analytiques

Les iltments majeurs Les klkments majeurs (except6 le sodium) ont kt6 dosks par fluorescence X (spectromktre Philips P W 1 4 0 ) sur

perles de verre au tktraborate de lithium et oxyde de lanthane. FeO a kte dose par titrimktrie au Laboratoire de pktrologie minkralogique (Universitk de Paris VI (Pierre et Marie Curie), Paris). Le dosage de Na20 a Ctk rkalisk par activation neutronique (Laboratoire d'analyse par activation .Pierre Sue,. CEN Saclay, Gif-sur-Yvette). L'irradiation est faite sans filtre de Cd, pendant quelques minutes au sein du kacteur Orphee, par un flux de neutrons thernliques. Un comptage d'une dizaine de minutes est kalisk 24 h aprks. La prkcision obtenue varie de 1 8 2 % .

LRs d h e n t s truces U, Th, Zr, Hf, Ta, Cs, Rb, Ba, Sr, Sb, La, Eu, Tb, Cr, Co, Sc et Ni ont kt6 analysks par activation neutronique

selon la mkthode de Chayla et ul. (1973) (irradiation sous kcran de cadmium dans lc rkacteur Osiris pendant 12 h, sous un flux de neutrons kpithermiques de 2 x lo1* neutrons cm-? s-I). Une autre irradiation, mais sans kcran de cadmium, permet de doser les autres terres rares (Ce, Sm, Yb et Lu). Les prkisions analytiques sont < 5 % pour U, Th, Hf, Ta, Rb, Cs, La, Ce, Eu, Tb, Co et Sc; comprises entre 5 et 10% pour Ni, Sb, Ba, Yb et Lu; et 10 a 15 % pour Cr et Sr.

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Documents

Les séries volcaniques de Fayal (Açores) : étude pétrologique et géochimique