Processi di percolazione reattiva nelle peridotiti di mantello del Wadi Tayin Massif, ofioliti dell'Oman (Oman Drilling Project).

Abstract

Studi petrologici e geochimici su basalti della dorsale oceanica e sulle peridotiti abissali mostrano la complessità dei processi di fusione e dei meccanismi di migrazione di fuso associati all'accrescimento della litosfera oceanica. Le peridotiti abissali consentono lo studio dei processi nel mantello negli ambienti oceanici odierni, ma il loro campionamento è eccezionale e limitato alla zona superiore del mantello oceanico. Al contrario, le ofioliti espongono ampie sezioni del mantello e relazioni mantello-crosta e consentono di studiare variazioni su larga scala nelle peridotiti. Durante la campagna in situ del 2018, l'Oman Drilling Project (OmanDP) ha realizzato siti distinti per il campionare della transizione crosta-mantello (siti CM), rispettivamente a 300 e 400 metri di profondità. In questo quadro, studiamo la complessità microstrutturale e petrologica associata a molteplici episodi di interazione, esumazione e intrusione di fuso all'interno della sezione di mantello litosferico dell'Oman. Le harzburgiti studiate recuperate alla transizione crosta-mantello mostrano una storia composita di: i) intrusione di pirossenite ad alta pressione (facies a spinello); ii) ricristallizzazione a livelli di subsolidus, formando aggregati granoblastici di ortopirosseno, clinopirosseno e spinello a spese dei porfiroclasti di ortopirosseno; iii) percolazione reattiva di fuso, che porta alla parziale dissoluzione dei pirosseni (facies a spinello) negli strati di pirossenite e nell'harzburgite incassante, e cristallizzazione dell'olivina interstiziale; iv) impregnazione in facies a plagioclasio dell'harzburgite e formazione di vene gabbronoritiche; v) intrusione gabbroica di tipo MORB all'interno delle harzburgites del mantello.

Petrological and geochemical studies of mid-ocean ridge basalts and abyssal peridotites have revealed the complexity of melting processes and melt migration mechanisms associated with the accretion of oceanic lithosphere. Abyssal peridotites allow the study of mantle processes in present-day oceanic settings, but their sampling is exceptional and limited to the uppermost limit of the oceanic mantle. In contrast, ophiolites expose large mantle sections as well as mantle-crust relationships and make it possible to study large-scale variations in peridotites. During the 2018 onsite campaign, the Oman Drilling Project (OmanDP) has recovered two separate boreholes of the crust-mantle transition (CM sites), respectively 300- and 400-metres deep. In this framework, we study the microstructural and petrochemical complexity associated with multiple episodes of melt-rock interaction, exhumation and intrusion within the Oman upper mantle section. The studied harzburgites recovered at the crust-mantle transition exhibit a composite history of: i) high-pressure (spinel-facies) pyroxenite intrusion; ii) spinel-facies sub-solidus recrystallization, forming granoblastic aggregates of orthopyroxene + clinopyroxene + spinel at the expenses of orthopyroxene porphyroclasts; iii) melt reactive porous flow, leading to partial dissolution of spinel-facies pyroxenes in pyroxenite layers and host harzburgite, and crystallization of interstitial olivine; iv) plagioclase-facies impregnation of the harzburgites and formation of gabbronoritic veinlets; v) MORB-type gabbroic intrusion within the mantle harzburgites. Unravelling the chronology, chemical signature and origin of the different melt percolation and intrusion events recorded in the uppermost mantle is crucial in constraining the very debated evolution of the geodynamic environment in which the Oman lithosphere evolved.