Subduction-related magmatic imprint of most Philippine ophiolites: implications for the early geodynamic evolution of the Philippine archipelago

• Autores: René C. Maury, R. A. Tamayo, G. P. Yumul, Mireille Polvé, Joseph Cotten, Carla B. Dimantala, Francia O. Oleguera
• Localización: Bulletin de la Société Géologique de France, ISSN 0037-9409, Vol. 175, Nº. 5, 2004, págs. 443-460
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Affinité magmatique de subduction de la plupart des ophiolites des Philippines: : implications sur l'évolution géodynamique précoce de l'archipel philippin
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• Resumen
  • español

    The basement complexes of the Philippine archipelago include at least 20 ophiolites and ophiolitic complexes. These complexes are characterised by volcanic sequences displaying geochemical compositions similar to those observed in MORB, transitional MORB-island arc tholeiites and arc volcanic rocks originating from modern Pacific-type oceans, back-arc basins and island arcs. Ocean island basalt-like rocks are rarely encountered in the volcanic sequences. The gabbros from the ophiolites contain clinopyroxenes and plagioclases showing a wide range of XMg and An values, respectively. Some of these gabbros exhibit mineral chemistries suggesting their derivation from basaltic liquids formed from mantle sources that underwent either high degrees of partial melting or several partial melting episodes. Moreover, some of the gabbros display a crystallization sequence where orthopyroxene and clinopyroxene appeared before plagioclase. The major element compositions of coexisting orthopyroxenes and olivines from the mantle peridotites are consistent with low to high degrees of partial melting. Accessory spinels in these peridotites display a wide range of XCr values as well with some of them above the empirical upper limit of 0.6 often observed in most modern mid-oceanic ridge (MOR) mantle rocks. Co-existing olivines and spinels from the peridotites also exhibit compositions suggesting that they lastly equilibrated under oxidizing mantle conditions.

    The juxtaposition of volcanic rocks showing affinities with modern MOR and island arc environments suggests that most of the volcanic sequences in Philippine ophiolites formed in subduction-related geodynamic settings. Similarly, their associated gabbros and peridotites display mineralogical characteristics and mineral chemistries consistent with their derivation from modern supra-subduction zone-like environments. Alternatively, these rocks could have, in part, evolved in a supra-subduction zone even though they originated from a MOR-like setting.

    A simplified scenario regarding the early geodynamic evolution of the Philippines is proposed on the basis of the geochemical signatures of the ophiolites, their ages of formation and the ages and origins of the oceanic basins actually bounding the archipelago, including basins presumed to be now totally consumed. This scenario envisages the early development of the archipelago to be largely dominated by the opening and closing of oceanic basins. Fragments of these basins provided the substratum on top of which the Cretaceous to Recent volcanic arcs of the Philippines were emplaced.

  • français

    L'archipel philippin est entouré de bassins océaniques d'âge crétacé à miocène (tabl. I et fig. 1), qui entrent en subduction tout au long des nombreuses fosses récentes qui le bordent (tabl. II et fig. 1). La nature et l'histoire du socle sous-jacent aux formations d'arc crétacées à quaternaires qui affleurent dans la plupart des îles (fig. 2) sont relativement mal connues. Or, ce socle contient de nombreux complexes ophiolitiques (un minimum de 20, fig. 3). Les séquences volcaniques de ces massifs présentent des affinités géochimiques (fig. 4) généralement de type supra-subduction (basaltes d'arc, d'arrière-arc, d'avant-arc et laves transitionnelles entre MORB et tholéiites d'arc), plus rarement de type MORB vrai, et très rarement de type basaltes des îles intra-océaniques (OIB). Les gabbros ophiolitiques, quant à eux, contiennent des clinopyroxènes à teneurs en Mg très variables ; il en est de même pour les teneurs en anorthite des plagioclases associés (tabl. III et IV). Les compositions des phases minérales de certains gabbros suggèrent qu'ils dérivent de magmas basaltiques issus soit de forts degrés de fusion partielle du manteau, soit de plusieurs épisodes successifs de fusion de ce dernier (fig. 5). Orthopyroxène et clinopyroxène précèdent le plagioclase dans la séquence de cristallisation de ces gabbros. De plus, les compositions des olivines, des orthopyroxènes et les teneurs en terres rares (REE) des péridotites (tabl. V et VI) des mêmes complexes sont également très variables, et témoignent de degrés de fusion partielle modérés à forts (fig. 6 et 8). La gamme de teneurs en chrome des spinelles de ces péridotites est également très variée (fig. 7) et certains d'entre eux présentent des XCr supérieures à la valeur empirique maximale de 0,6 considérée comme caractéristique des péridotites des rides médio-océaniques. Les spinelles et les olivines associées de la plupart de ces péridotites ont également cristallisé ou se sont ré-équilibrés dans des conditions mantelliques oxydantes (fig. 7).

    L'ensemble de ces résultats nous permet de conclure que non seulement les basaltes des ensembles ophiolitiques étudiés, mais également les gabbros et les péridotites associés, se sont formés pour la plupart dans des contextes de type supra-subduction, encore que pour ces dernières (tabl. VII) on ne puisse exclure l'hypothèse d'une « empreinte » géochimique et minéralogique acquise dans un environnement de subduction par des péridotites issues du manteau sub-océanique. Dans le détail, les affinités géochimiques de toutes ces roches et leurs âges permettent de les regrouper en quatre ceintures (I à IV, fig. 9) et de tenter de reconstituer leurs contextes tectoniques de formation : axe de ride océanique (IB), arc à avant-arc (IA, IC et II), arrière-arc (II et IV). La ceinture III résulterait de la juxtaposition tectonique de fragments des autres ceintures lors du développement de la zone de suture Ouest-philippine.

    Nous proposons un modèle schématique de l'évolution géodynamique précoce du socle de l'archipel philippin (fig. 10), basé sur les âges et les affinités pétrologiques et géochimiques des ophiolites et des bassins océaniques, actuels et disparus, qui l'ont bordé. Selon les scénarios envisagés, le développement des structures du futur archipel a résulté principalement d'une succession d'ouvertures et de fermetures de bassins océaniques. Grâce à l'incorporation des vestiges de ces derniers dans le socle sur lequel reposent les arcs volcaniques successifs qui constituent l'essentiel de l'archipel philippin, il est possible de reconstituer partiellement l'histoire géodynamique de ce socle.