Spinel Iherzolite nodules ffom Oahu Island (Hawaii) : a fluid inclusion study

Résumé En Fr

Essentially pure CO2 fluid inclusions have been found in orthopyroxene, clinopyroxene and olivine of 11 spinel lherzolite nodules in nepheline basalts from Pali (Koolau Range) and Salt Lake Crater, Oahu, Hawaii. Most of the inclusions occur along healed fractures (are thus secondary) and are often associated with different proportions of silicate glass ; some contain a dark globule, probably a sulfide. They represent the coexistence of two or three immiscible fluid phases — silicate melt, sulfide melt, and dense supercritical CO2. Only a few ones, not associated with glass, are most likely primary ; they are generally bigger in size and show clear decrepitation phenomena. 361 secondary inclusions were studied ; homogenization temperatures (Th) of vapour (V) and liquid (L) CO2 range from — 54.2 to + 31.1 °C (95 % Th : L + V → L ; 5 % Th : L + V → V), yielding CO2 densities from 1.16 to 0.08 g/cm3 with preferential distribution near 1.11, 0.96, 0.89, 0.79 and 0.74 g/cm3. Assuming a trapping temperature of 1 000 °C, the corresponding trapping pressure for a pure CO2 system would lie in the range 0.2 to 11.5 kbar, i.e. a depth of 1 to 43 km. The CO2 fluid inclusions give evidence that the spinel lherzolite nodules originate in the upper mantle and represent accidental fragments randomly sampled by the host nepheline basalt magma. The distribution of CO2 densities reflects the succession of fracturing episodes during the ascent.

Les inclusions fluides présentes dans l'ortho-, le clinopyroxène et l'olivine de onze nodules de lherzolite à spinelle dans les basaltes à néphéline de Pali (Koolau Range) et Salt Lake Crater, dans l'île d'Oahu (Hawaii), contiennent du CO2 quasi pur. La plupart d'entre elles sont localisées le long de fractures cicatrisées et sont donc secondaires ; elles sont souvent associées à du verre silicaté, en proportion variable, et certaines contiennent un globule sombre, probablement de sulfure. Elles permettent donc d'observer la coexistence de deux ou trois phases fluides immiscibles : un fluide dense et supercritique (CO2), un liquide silicaté, et un liquide sulfuré. Quelques inclusions, qui ne contiennent pas de verre, sont probablement primaires ; elles sont généralement plus grandes et montrent clairement des phénomènes de décrépitation. 361 températures d'homogénéisation d'inclusions secondaires de CO2 vapeur (V) et liquide (L) ont été mesurées. Elles varient de -54,2 °C à + 31,1 °C (95 % : L + V → L, 5 % : L + V → V), ce qui conduit à des densités de CO2 comprises entre 1,16 et 0,08 g/cm3, avec une distribution préférentielle aux valeurs suivantes : 1,11, 0,96, 0,89, 0,79 et 0,74 g/cm3. Si l'on admet une température de piégeage de I 000 "C, la pression de piégeage correspondant à ces densités serait comprise entre 11,5 et 0,2 kbar, c'est-à-dire à des profondeurs allant de 43 à 1 km. Ces inclusions de CO2 démontrent que les nodules de lherzolite étudiés proviennent bien du manteau et sont des fragments de celui-ci accidentellement échantillonnés par le magma basaltique. La distribution des densités de CO2 témoigne probablement des différents épisodes de fracturation des nodules au cours de la remontée.