Volume 26, Number 2 (1999)
Series

Oceanic Lithosphere 3. The Origin and Evolution of Oceanic Lithosphere: The Geochemistry and Origin of Oceanic Lavas

Paul T. Robinson
Department of Earth Sciences, The University of Hong Kong, Hong Kong; Permanent Address: Centre For Marine Geology, Dalhousie University, Halifax, Nova Scotia
John Malpas
Department of Earth Sciences, The University of Hong Kong, Hong Kong
Published June 6, 1999
How to Cite
Robinson, P. T., & Malpas, J. (1999). Oceanic Lithosphere 3. The Origin and Evolution of Oceanic Lithosphere: The Geochemistry and Origin of Oceanic Lavas. Geoscience Canada, 26(2). Retrieved from https://journals.lib.unb.ca/index.php/GC/article/view/4008

Abstract

Oceanic lavas are the most voluminous volcanic products on Earth. Between 15 and 20 km 3 of new oceanic crust is created every year by eruption of mid-ocean ridge basalt (MORB) along sea-floor spreading axes. MORB lavas are olivine- and hypersthene-normative tholeiites highly depleted in incompatible trace elements such as Rb, Sr, Ba,K, Zr, Y and the light rare earth elements. Isotopically, they are characterised by low radiogenic Sr and Pb and high radiogenic Nd. They are formed by decompressional melting of shallow mantle material as it rises beneath spreading axes. This upper mantle source was previously depleted in incompatible elements by extraction of continental crustal material early in Earth history. On a global scale MORB lavas are remarkably uniform, but relatively enriched varieties (E-MORB) are known from all ridge segments. These enriched lavas are transitional in composition to ocean island basalts (OIB) which have much higher contents of incompatible elements and much more varied isotopic compositions than typical MORB lavas. Ocean island basalts are believed to form by partial melting of mantle plumes that rise from near the core-mantle boundary. These plumes entrain mantle material that has been relatively enriched by recycled crustal materials in subduction zones. Mixing of plume mantle and depleted MORB mantle on a variety of scales can explain the occurrence of E-MORB lavas. Large-scale super plumes are believed to be responsible for the formation of oceanic plateaus, which are built by voluminous eruptions of ocean island basalts. Résumé Les laves océaniques constituent les matériaux volcaniques les plus volumineux de la Terre. Seulement le long de l'axe d'expansion des fonds océaniques, entre 15 et 20 km 3 de croûte océanique sont créés à chaque année par l'éruption de basaltes des crêtes médio-océaniques (BCMO). Ces laves de BCMO sont des tholéiites à olivine et hypersthène normatifs, fortement appauvries en éléments traces incompatibles tels le Rb, Sr, Ba, K, Zr, Y ainsi que les terres-rares légers. Leur contenu isotopique se caractérise par la présence de Sr et Pb faiblement radiogéniques et de Nd fortement radiogénique. Ces laves son produites par fusion de décompression de matériaux mantelliques peu profonds, lors de leur ascension sous les axes d'expansion océaniques. Tôt dans l'histoire de la Terre, ces matériaux mantelliques ont été appauvris en éléments incompatibles par extraction de matériaux crustaux continentaux. À l'échelle du globe, ces laves ont une composition qui est remarquablement uniforme, quoique l'existence des variétés enrichies (BCMO-E) aient été reconnues dans tous les segments de crête. Dans l'échelle de composition, ces laves enrichies occupent des positions intermédiaires entre la composition des laves d'îles océaniques (LIQ), dont le contenu en éléments incompatibles est beaucoup plus élevé, et le contenu isotopique beaucoup plus varié que celui des laves de type BCMO. On estime que les basaltes des îles océaniques sont formés par la fusion partielle de panaches de matériaux ascendants issus du voisinage de la frontière entre le noyau et le manteau. Ces panaches entraînent au passage des matériaux mantelliques qui auraient été relativement enrichis au contact de matériauxcrustaux recyclés dans les zones de subduction. Le mélange, en des proportions variées, de matériaux de panaches mantelliques avec des BCMO mantelliques appauvris peut expliquer l'existence de laves BCMO-E. On estime que de grands super-panaches seraient à l'origine de ces grands plateaux océaniques qui sont formés par de volumineuses éruptions de basaltes d'îles océaniques.