Manteau source et genèse des magmas parents des carbonatites : les principales ressources en terres rares sur Terre

Les Terres Rares (REE) sont utilisés dans de nombreux produits industrialisés. Les principales sources de REE sont les laves et intrusions carbonatitiques. Les carbonatites sont des laves rares, riches en carbonates, dont les modèles pétrogénétiques font débat: soit une formation directe par la fusion partielle d'un manteau enrichi en carbone, soit par différenciation extrême puis immiscibilité à partir d'un magma silicaté alcalin. Ce projet se base sur une étude pétro-géochimique des xénolithes mantelliques recueillis autour de l'Oldoinyo Lengai (OL; Tanzanie), le seul volcan actif émettant des carbonatites, pour mieux contraindre la genèse des magmas carbonatitiques et alcalins associés. Grâce à une approche multi-minérale intégrant l'ensemble des données chimiques de toutes les phases minérales des xénolithes, cette étude montre que le manteau lithosphérique Tanzanien est hétérogène avec une histoire métasomatique complexe. Par ailleurs, certains xénolithes contiennent des carbonates similaires à ceux observés précédemment dans le manteau de la région. Les compositions des carbonates de cette étude et de deux échantillons de la littérature réanalysés ici documentent des δ18O et δ13C qui soutiennent la formation pédogénique de ces carbonates et réfutent donc un enrichissement global en carbone, sous forme de carbonates mantelliques, du manteau lithosphérique N-Tanzanien. Ces résultats soutiennent une formation des carbonatites de la région par une différenciation extrême de magmas alcalins produits par la fusion partielle d'un manteau lithosphérique relativement pauvre en carbone. Par ailleurs, les magmas silicatés alcalins (mélilitite, Mg-néphélinite) sont considérés comme les potentiels magmas parents des carbonatites actuellement produites par l'OL. Les études sur ces magmas ont montré qu'ils peuvent être générés par la fusion de lithologies métasomatiques pyroxénitiques porteuses de phases riches en éléments volatils (CO2, H2O). Ainsi, la fusion d'une veine métasomatique naturelle provenant de nos échantillons forme les magmas alcalins silicatés les plus riches en CO2 et H2O expérimentalement produits depuis un protolithe naturel. La fusion des veines de pyroxénites à phlogopites forme donc des magmas dont les compositions suggèrent leur implication dans la genèse des magmas primitifs de la région. Ces résultats suggèrent que la fusion partielle des veines fertiles d'un manteau métasomatisé participe à la formation des magmas parents des carbonatites.