Resumen de The island of Maupiti: the oldest emergent volcano in the Society hot spot chain (French Polynesia)

Sylvain Blais, Gérard Guille, Hervé Guillou, Catherine Chauvel

• English

  The island of Maupiti is the top of an eroded volcanic shield surrounded by a large lagoon and coral reef. The most important part of this shield is made up of alkali basaltic lavas grading upward into hawaiitic flows. The shield-building event is dated at ca. 4.51 ± 0.04 Ma. A few mugearitic and benmoreitic late dykes were emplaced at 4.21 ± 0.04 Ma. These chronological data are consistent with a Pacific plate motion of 11 cm/year with respect to a fixed Society plume. The Maupiti lava series results from the effects of fractional crystallisation of a parental alkali basalt magma displaying a prominent EM II isotopic and trace element signature, in many ways similar to that of the youngest Society hot spot lavas. This feature suggests that the geochemical signature of the Society plume did not change through time.

• français

  De nombreuses études géochimiques ont été consacrées aux laves sous-marines du point chaud de la Société, dont la signature géochimique prédominante de type Enriched Mantle II (EMII) est interprétée comme reflétant l'incorporation d'un composant crustal ancien dans la source [Devey et al., 1990; Cheng et al., 1993 ; Hémond et al., 1994 ; White et Duncan, 1996]. Par comparaison, les îles de l'archipel ont été moins étudiées [Duncan et al., 1994 ; White et Duncan, 1996], en dépit de leur intérêt pour la connaissance de l'évolution temporelle du panache de la Société.

  L'ensemble des "Iles sous le Vent" constitue un bombement qui domine de 4000 m les fonds océaniques de l'océan Pacifique (fig. 1). L'île de Maupiti, encore appelée "Maurua", est localisée à l'extrémité NW de cet ensemble, à 152o16' de longitude Ouest et 16o27' de latitude Sud. Elle est prolongée à l'ouest par une ride sous-marine située à environ 1000 m de profondeur et présentant deux seamounts [Monti et Pautot, 1974]. L'île de Maupiti repose sur une croûte océanique dont l'âge est estimé à environ 75 Ma [Calmant et Cazenave, 1986; Munschy et al., 1998]. De forme grossièrement circulaire, elle culmine à 372 m pour une superficie de 12 km2 de terres émergées. La géologie de cette île a été succintement décrite par Brousse [1971] mais sans carte géologique. Les premières datations K-Ar, de 4,61 Ma à 4,05 Ma, ont été publiées par Duncan et Mc Dougall [1976]. Diraison et al. [1991] ont obtenu des âges s'étalant de 5,54 Ma à 4,20 Ma. Clouard et al. [2000] ont montré l'existence, sous la côte sud de l'île, d'une anomalie gravimétrique positive (18 mGal) attribuée à une intrusion superficielle.

  Maupiti représente la partie sommitale très érodée d'un volcan-bouclier (fig. 2) constitué par l'empilement de coulées basaltiques, ou plus rarement d'hawaiites (tableau I), d'épaisseur métrique ou moindre, à pendage de 12 à 14o vers l'extérieur de l'île, séparées par des niveaux bréchiques autoclastiques. L'érosion intense fait qu'il n'y a pas de structure de caldeira identifiable comme c'est le cas à Tahiti [Le Roy, 1994] et Raiatea [Blais et al., 1997; Dauteuil et al., 1998]. Deux massifs gabbroïques affleurent dans la partie nord-ouest de l'île. L'un (Faataufi) est une lame large-ment dégagée par l'érosion alors que l'autre (Barque de Hiro), de plus grande dimension (350 × 250 m), présente des limites moins nettes. Un dyke différencié (benmoréite) de direction N025o, long de 700 m environ pour une largeur de 3 m et décalé par des failles locales senestres, affleure dans la vallée Haranai au nord-est de l'île. Le volcan Paharae, localisé au sud-ouest de Maupiti, est constitué de brèches pyroclastiques stromboliennes intrudées par de nombreux dykes d'épaisseur métrique à plurimétrique de direction N070o.

  Six laves ont été datées (4 publiées dans Guillou et al. [1998] et deux inédites) et les résultats sont présentés dans le tableau III. Les âges sont compris entre 4,51 ± 0,04 Ma et 4,21 ± 0,04 Ma. Entre les échantillons basaltiques prélevés à la base de l'édifice (MU 2, MU 10, MU 24) et l'échantillon MU 6 B sommital, il n'y a pas de différence significative, ce qui traduit l'édification rapide de la partie terminale de l'édifice. L'échantillon MU 5 daté à 4,35 ± 0,04 Ma correspond à un épisode basaltique tardif mis en place dans une paléovallée de la structure principale. Seul le dyke différencié de benmoréite MU 11 qui recoupe la partie nord-est du volcan présente un âge plus jeune que les autres (4,21 Ma). Ces nouvelles données resserrent la fourchette d'âge par rapport aux résultats de Duncan et Mc Dougall [1976] et sont en accord avec la formation de l'île de Maupiti au-dessus du point chaud de Mehetia (fig. 1) avec une vitesse de dérive de la plaque Pacifique de 11 cm/an.

  L'évolution des laves de Maupiti, des basaltes aux benmoréites, est principalement gouvernée par un processus de cristallisation fractionnée, ainsi que le suggèrent les variations des éléments majeurs et en traces (fig. 3). Ainsi, Ba, Zr, Th, Nb et Rb ont un comportement incompatible, de même que les terres rares, dont les spectres très fractionnés demeurent parallèles les uns aux autres (fig. 4). Il en est de même pour les diagrammes multiélémentaires normalisés au manteau primitif (fig. 5), sauf pour la benmoréite dont le spectre présente des anomalies positives en Hf et Zr, et négatives en Ba, U et Ti. Ces particularités sont explicables par un processus de fractionnement en système clos, dont les modalités sont précisées en tableau V et en figure 8.

  Les compositions isotopiques Sr, Nd et Pb des laves de Maupiti sont présentées en tableau II et en figures 6a et 6b. Elles définissent une assez large gamme de variations, de 0.70451 à 0.70539 pour 87Sr/86Sr, de 0.51273 à 0.51284 pour 143Nd/144Nd et enfin de 18.80 à 19.01 pour 206Pb/204Pb. La tendance évolutive des isotopes de Sr et Nd est voisine de celle des autres îles de la Société (fig. 6b), mais les données nouvelles 206Pb/204Pb sur Maupiti étendent le champ de variation des laves de l'archipel vers des rapports isotopiques du plomb plus faibles (fig. 6a). A Maupiti, il n'y a pas de différence isotopique significative entre les basaltes et les laves plus évoluées.

  En résumé, la pétrogenèse le l'île de Maupiti apparaît relativement simple par rapport à celle d'autres îles polynésiennes comme Eiao [Caroff et al., 1995] ou Moorea [Le Dez et al., 1998]. Un modèle de cristallisation fractionnée en système fermé, compatible par ailleurs avec la brève durée de l'édification de l'île, rend compte de façon satisfaisante du passage des basaltes alcalins aux hawaiites, mugéarites et benmoréites. Le résultat principal de ce travail est la remarquable similitude, du point de vue des isotopes de Sr, Nd et Pb ainsi que des éléments en traces incompatibles, entre les laves de Maupiti et celles actuellement émises au niveau du point chaud de la Société [Cheng et al., 1993 ; Hémond et al., 1994 ; White et Duncan, 1996]. Ce fait suggère que, contrairement à celle d'autres archipels polynésiens comme les Australes-Cook [Vidal et al., 1984 ; Chauvel et al., 1992, 1997], la signature géochimique du panache de la Société n'a pas changé de façon significative au cours des 4,5 millions d'années de son activité.