Abstract

Dehydration of subducted oceanic lithosphere releases fluid into the overlying mantle wedge and initiates a chain of events culminating in the generation of magma that rises to form volcanic arcs. Arc magmas are distinct from magmas in other settings because of the different geothermal regimes at destructive plate margins, the presence of fluids/volatiles derived from dehydration of the subducted slab and the generally compressive tectonic regime that inhibits the ascent of magma, thereby promoting extensive interaction with the adjacent wall rocks. As a result, most arc magmas solidify as intrusive bodies, ranging from sills and dykes to large plutonic complexes. Several mechanisms facilitate the rise of arc magmas. Diapirs rising from a larger pool of buoyant magma are important in the ductile lower crust. The rapid rise and the expansion of magma results in the propagation of fractures, that facilitate stoping and assimilation in the brittle upper crust. Fracture zones are repeatedly exploited, and the net result may be formation of a composite batholith. Water plays an important role in all stages of arc-magma evolution. Water lowers the temperatures that are required for the partial melting in the mantle wedge, which produces mafic magma, and in the crust, produces felsic magma. Arc magmatism is intimately related to metamorphism, although this relationship is complicated largely because maximum pressures and temperatures are attained at different times. Arcs under compression undergo rapid thickening, followed by erosional or tectonic exhumation. Crustal melting is triggered by a variety of processes, including relaxation following crustal thickening. Melting initiates at the base of the crust, but eventually occurs at shallower crustal levels. Arcs under extension have a steep geo-thermal gradient and underplating of the crust by mafic magma may transfer sufficient heat to induce anatexis. During a prolonged history of subduction, the dip and location of the subduction zone may vary causing the locus of arc magmatism to migrate and causing intermittent switching from compressional to extensional environments. SOMMAIRE Le phénomène de déshydratation qui accompagnent la subduction de la lithosphère océanique relâche des fluides dans le prisme mantélique susjacent et initie une suite d’événements qui conduit à la génération de magmas qui forment des structures d’îles en arc. Les magmas d’îles en arc diffèrent des magmas d’autres contextes parce que les régimes géothermaux aux lieux de destruction de marges tectoniques sont différents, étant donné la présence de fluides et/ou de volatiles issus de la déshydratation de la plaque en subduction, et du régime tectonique généralement compressif qui inhibe l’ascension du magma, d’où l’importance de l’interaction avec la roche encaissante. En conséquence, la plupart des magmas d’îles en arc forment des intrusifs, variant des filons-couches, aux dykes aux complexes plutoniques. Plusieurs mécanismes favorisent l’ascension des magmas d’îles en arc. Ainsi, l’ascension de diapirs à partir d’une grande accumulation de magma moins dense que l’encaissant est-il un phénomène important dans la croûte inférieure ductile. Cette ascension rapide jointe à l’expansion du magma provoque la propagation de fractures, ce qui facilite l’agrégation et l’assimilation de l’encaissant dans la portion supérieure cassante de la croûte. Fréquemment, le magma injecte ces zones de fractures, ce qui conduit parfois à la formation d’un batholite composite. L’eau joue un rôle important à toutes les étapes de l’évolution des magmas d’îles en arc. La présence d’eau abaisse les températures de fusion partielle dans le prisme mantélique, ce qui conduit à la formation de magmas mafiques, et de magmas felsiques dans la croûte. Le magmatisme d’île en arc est intimement lié au métamorphisme, bien que cette relation soit compliquée, surtout parce que les pressions et les températures maximales sont atteintes à des moments différents. Les magmas d’îles en arc en situation de compression s’épaississent rapidement, puis sont érodés ou exhumés tectoniquement. La fusion de la croûte est déclenchée par une variété de processus, dont la détente accompagnant l’épaississement crustal. La fusion se produit d’abord à la base de la croûte, mais elle atteint éventuellement des niveaux moins profonds de la croûte. Les magmas d’île en arc en situation d’extension ont un gradient géothermal très pentu, et le placage de la croûte par un magma mafique peut y apporter assez de chaleur pour provoquer l’anatexie. Si l’histoire de la subduction se prolonge, le contexte d’un système d’îles en arc peut alterner épisodiquement d’un régime en compression à un régime en extension.