Rôle du phlogopite sur la genèse de magmas riches en potassium : approche expérimentale

Des liquides riches en K2O ( K2O > 2 pds. % ; K2O/Na2O > 1) sont observés dans la majeure partie des contextes géodynamiques sur Terre. Ces liquides sont principalement caractérisés par leurs teneurs en K2O variant entre 3 et 13 pds. % et des rapports K2O/Na2O de 1 – 40. Les compositions chimiques des différents groupes de liquides riches en K2O observés sont extrêmement variables, depuis des termes très sous-saturés en silice (kamafugites, kimberlites, lamproïtes madupitiques à olivine) à des termes sur-saturés en silice (shoshonites, lamproïtes à phlogopite). Ces fortes teneurs en K2O et les rapports K2O/ Na2O élevés ne peuvent pas être obtenus par la fusion de péridotites fertiles ou réfractaires. Des expériences de fusion partielle en piston-cylindre ont été réalisées sur des péridotites à phlogopite ± amphibole dans les domaines de stabilité du spinelle et du grenat (1 et 3 GPa) afin de déterminer la capacité du manteau lithosphérique à produire des liquides riches en K2O. La présence de faibles teneurs en fluor dans le matériel de départ stabilise le phlogopite à des températures supérieures aux études antérieures. Les faibles degrés de fusion obtenus à 1 GPa sont sur-saturés en silice et leur teneur en K2O est tamponnée à 4 – 6 pds. % par la présence de phlogopite résiduel pour des péridotites fertile et réfractaire, respectivement. Les expériences réalisées à 3 GPa montrent que les premiers degrés de fusion sont sous-saturés en silice mais plus riches en K2O (6 – 8 pds. % pour la lherzolite et la harzburgite, respectivement) que dans le domaine du spinelle, démontrant l’importance de la pression sur la genèse de liquides riches en K2O. Les modélisations réalisées montrent également que l’augmentation de la proportion de phlogopite dans la source ne modifie pas la teneur en K2O des liquides formés mais diminue leurs rapports K2O/Na2O. Par conséquent, la fusion de péridotite à phlogopite dans la gamme de pression étudiée ne permet pas d’obtenir des liquides aussi riches en K2O que certains lamproïtes et kamafugites. Une série d’expériences réalisée sur du phlogopite pur à 1 et 3 GPa montrent que les liquides dérivés de telles sources sont très riches en K2O (12 – 14 pds. %) et comparables aux lamproïtes. Les différentes lithologies dans le manteau ne permettent cependant pas d’expliquer la grande gamme de composition des liquides riches en K2O et nécessitent des conditions riches en éléments volatils (H2O, CO2, F) et des fugacités d’oxygène réductrices.