Abstract

We report the compositions of phenocrysts, xenocrysts, and reaction coronas from basaltic lavas sampled from the ~700- m-thick Mt. Marion Dufresne section, located in the southern part of the Plateau Central region of the Kerguelen Archipelago, southern Indian Ocean. Compositional variations are used to constrain environments of phenocryst crystallization, temporal changes in magma activity, and magma-mixing relationships. The basal 300 m of the section consists of predominantly aphyric, mildly alkalic basaltic lavas that are increasingly intercalated with plagioclase-phyric to plagioclase–ultraphyric (up to 60 vol.% phenocrysts ranging from An63 to An86) basalt flows with increasing stratigraphic height. Growth of the plagioclase phenocrysts occurred in relatively shallow (<5–6 km) crystal-rich magma reservoirs, and mixed populations of phenocrysts were collected during periods of renewed magmatic activity and erupted within evolved magmas. Above an elevation of 400 m, there is a thick succession of tholeiitic olivine-phyric (up to 20 vol.%) high-MgO basalts that is interpreted to represent an interval of increased supply of magma and eruptive flux. Olivine – whole-rock Fe–Mg relations indicate that olivine phenocrysts with ~Fo80–86 are in equilibrium with parental magma compositions of 8–10 wt.% MgO, which represents the maximum MgO content of the melt erupted as lavas on the Kerguelen Archipelago. Three quartz-bearing basaltic andesites that occur within this upper high-MgO succession contain olivine, plagioclase, and quartz phenocrysts. These phenocrysts exhibit extreme disequilibrium textures, including rounded, resorbed quartz surrounded by fine-grained pyroxene coronas, and rounded, reversely zoned, and sievetextured plagioclase, which are consistent with incorporation of a quartz-bearing magma into a high-MgO basaltic magma. The presence of evolved quartz-saturated magmas requires sporadic decreases in magmatic activity to allow for locally extensive fractionation. The phenocryst textures and compositions of basaltic lavas from the Marion Dufresne section documented in this study demonstrate the important role of changing magma-flux conditions in magma-conduit systems beneath the Kerguelen Archipelago at ~25 Ma.

Abstract

Nous décrivons la composition de phénocristaux, xénocristaux, et de couronnes de réaction dans la section d’environ 700 m de laves basaltiques au mont Marion Dufresne, dans la partie sud du Plateau Central de l’archipel des Kerguelen, dans l’océan Indien Austral. Nous nous servons des variations en composition pour évaluer les milieux de cristallisation des phénocristaux, les changements séculaires de l’activité magmatique, et les relations impliquant les mélanges de magmas. Sur les 300 m à la base de la section, les roches sont surtout des basaltes aphyriques et légèrement alcalins, avec des intercalations de laves enrichies en phénocristaux de plagioclase (jusqu’à 60% du volume), allant de An63 à An86 et dont la proportion augmente vers le haut. La croissance des phénocristaux de plagioclase a eu lieu dans des réservoirs enrichis en cristaux, à relativement faible profondeur (<5–6 km). Les populations mixtes de phénocristaux accompagnent les intervalles d’activité renouvelée et sont amenées à la surface dans des magmas plus évolués. Au delà de 400 m, nous trouvons une épaisse séquence de basaltes tholéiitiques magnésiens à olivine (jusqu’à 20% du volume), qui marquent un intervalle de débit accru de magma et de flux éruptif plus important. Les relations Fe–Mg entre olivine et roches totales montrent que les phénocristaux, de composition Fo80–86, sont en équilibre avec un magma parental dont la teneur en MgO est comprise entre 8 et 10% (poids), ce qui représenterait la teneur maximale en MgO des magmas mis en place comme laves dans l’archipel. Trois coulées d’andésite basaltique quartzifère vers le sommet de cette séquence à MgO élevé contiennent des phénocristaux d’olivine, de plagioclase, et de quartz. Ces phénocristaux présentent des textures de déséquilibre extrême, par exemple des grains de quartz arrondis et résorbés, entourés de couronnes riches en pyroxène à granulométrie fine, et des cristaux de plagioclase arrondis, avec zonation inversée, et une texture en tamis, qui témoigneraient de l’incorporation d’un magma quartzifère dans le magma basaltique fortement magnésien. La présence de magmas évolués saturés en quartz requiert une diminution sporadique de l’activité magmatique afin de permettre le développement local d’un fractionnement poussé. Les textures des phénocristaux et les compositions des laves basaltiques de la section Marion Dufresne documentées ici démontrent le rôle important d’un changement des conditions régissant le débit des venues de magma sous l’archipel Kerguelen il y a environ 25 millions d’années.

(Traduit par la Rédaction)

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