L’histoire récente du magmatisme Hawaïen enfin dévoilée

Les liquides riches en carbone sont des agents métasomatiques importants du manteau terrestre. La métasomatose est le transfert chimique d'un solide à un autre, le plus souvent par l'intermédiaire de solutions. Ce rôle est connu grâce à la présence de laves carbonatitiques (qui contiennent au moins 50 % de carbonates) et aux réactions métasomatiques documentées dans les minéraux et inclusions des xénolites du manteau. Un xénolithe est une enclave d'une roche incluse dans une roche différente et dont elle n'est pas issue. Il n’existe, en revanche, toujours pas de traceur géochimique spécifique qui permette de comprendre l’origine du carbone dans la source des laves alcalines typiques des points chauds. Ces points, à la surface du globe, présentent une activité volcanique intense due à des remontées chaudes de manteau appelées panaches. L'archipel d'Hawaï a, par exemple, était créé par un point chaud.

Pour pallier ce manque, des chercheurs ont compilé les données publiées sur environ 400 laves correspondant à l’étape de réjuvénation du volcanisme Hawaïen et étudié leurs signatures géochimiques. La réjuvénation décrit le fait que plusieurs volcans hawaïens soient redevenus actifs 500 000 à 3 millions d’années après avoir quitté le point chaud. Les résultats indiquent, entre autres, que le fractionnement de l’hafnium par rapport aux terres rares, et notamment le ratio hafnium/samarium, est un marqueur clé du métasomatisme carbonatitique dans les sources mantelliques. Selon les chercheurs, cet épisode aurait eu lieu à des températures et des pressions supérieures à 1100°C et 2 GPa, et ce il y a moins de 4,2 Ma. Il se serait produit à la suite du refroidissement du panache qui aurait permis la production de tels liquides primaires à faible degrés de fusion.

Cette étude, ainsi que les données existantes sur les isotopes radiogéniques (Sr-Nd-Hf-Os) et d'autres caractéristiques chimiques et minéralogiques des laves et xénolites hawaïens, suggèrent que la source carbonée de ces liquides serait issue du recyclage d’un manteau ancien (> 1 Ga) ou produite par interaction avec le manteau inférieur, à la base du panache hawaïen. L'interaction entre ces liquides carbonatitiques et les péridotites/pyroxénites du manteau apparaît ainsi comme un processus critique dans la variabilité de composition des magmas océaniques