Igneous Rock Associations 4. Oceanic Island Volcanism I Mineralogy and Petrology

Oceanic islands tend to occur at the young ends of hotspot trails because they record the passage of oceanic plates over rising convection cells (plumes) in the mantle, or the propagation of cracks in the lithosphere. Basaltic volcanism on oceanic islands is generally unexplosive and, although potentially destructive, poses less threat to human life than volcanism in other tectonic environments. However, the possibility of giant tsunamis from the catastrophic gravitational collapse of islands is of real concern for major cities surrounding the ocean basins. Two series of magmas are recognized in oceanic islands. Tholeiites form at lower pressures than alkali basalts, from higher percentages of decompression melting. The former contain a low-Ca pyroxene and the latter can crystallize nepheline. Furthermore, minerals common to both series (chromite, olivine, augite, plagioclase, magnetite and ilmenite) are compositionally distinct reflecting fundamental chemical differences between the two magma series. Mineral compositions vary as magmas evolve in sub-volcanic, lithospheric magma chambers by assimilation and differentiation. Magmas assimilate wall rocks in these chambers. Time-scales for differentiation (mostly crystal fractionation) are generally less than a few thousand years. Early olivine, pyroxene, chromite and immiscible sulfide formation cause compatible elements(e.g., Ni, Co, Cr) to decline rapidly as differentiation proceeds. Plagioclase dramatically removes Sr at intermediate stages and alkali feldspars sequester Ba and Rb as late-stage trachytes and phonolites form in alkaline magmas. The high-field-strength elements are generally incompatible but locally decline reflecting apatite (P) and Fe-Ti oxide (Ti, Nb, Ta) removal. Studies of layering in individual lava flows suggest that rising volatiles may effect mass transfer of complexed ions during differentiation in magma chambers. SOMMAIRE Les îles océaniques se trouvent généralement à l'extrémité la plus jeune des traînées de points chauds parce qu'elles sont la marque du passage de plaques océaniques au-dessus de cellules de convection ascendantes (panaches) dans le manteau ou de la propagation de fissures de la lithosphère. En général, le volcanisme basaltique des îles océaniques n'est pas explosif, et bien qu'il puisse être destructeur, il présente moins de danger pour les humains que le volcanisme d'autres environnements tectoniques. Cependant, la formation possible de tsunamis géants provoqués par l'effondrement d'îles constitue un danger réel pour les grandes agglomérations situées au pourtour des basins océaniques. On distingue deux séries magmatiques dans les matériaux constitutifs des îles océaniques. Les tholéiites qui se forment à des pressions plus faibles que les basaltes alcalins, et plus souvent sous des conditions de fusion par décompression, et les basaltes alcalins. Les premières contiennent un pyroxène à faible teneur en calcium et l'autre permet la cristallisation de la néphéline. De plus, les minéraux communs à ces deux séries (chromite, olivine, augite, plagioclase, magnétite et ilménite) ont des compositions distinctes qui reflètent les différences de composition chimique intrinsèques de ces deux séries magmatiques. Les compositions minérales varient puisque les magmas changent de composition dans les chambres magmatiques lithosphériques pré-volcaniques par assimilation et différentiation. Les magmas absorbent les roches des murs d'enceinte dans ces chambres. Les échelles de temps de ces différentiations (principalement de fractionnement cristallin) s'étalent généralement sur quelques milliers d'années. D'abord, la formation d'olivine, de pyroxène, de chromite et de sulfures immiscibles entraîne un appauvrissement rapide du magma en éléments compatibles (Ni,Co, Cr par ex.). Puis, aux stades intermediaires, la formation de plagioclases réduit considérablement la teneur en Sr et, aux stades finaux, la formation de feldspaths alcalins en extrait le Ba et le Rb alors que se forment les trachytes et les phonolites à partir de magmas alcalins. Les éléments les plus fortement polarisés sont généralement incompatibles mais, localement, leur teneur décline, reflétant ainsi la formation d'apatite (P) et d'oxydes de Fe-Ti (Ti, Nb, Ta). Les résultats d'études sur la formation en couche de coulées de laves indiquent que l'ascension gravitation-nelle des volatils pourrait avoir un effet sur le transfert de masse d'ions complexes durant la différenciation dans les chambres magmatiques