Historical eruptions of lanzarote, canary islandsinference of magma source and melt generation from olivine and its melt inclusions

Resumen

El estudio de basaltos de isla oceánica (OIB) revela la complejidad del manto, cuya composición es extremadamente variable. Determinar las litologías del área fuente y los procesos involucrados en la formación de OIB es un desafío pues los magmas se han ido transformando desde su generación y en su viaje hasta la superficie. Para poder definir mejor las posibles litologías encargadas de la formación de magmas primitivos y su composición en Lanzarote, investigamos las dos erupciones históricas de la isla. La erupción de Timanfaya emitió magmas que evolucionan desde basanitas, pasando por basaltos alcalinos y composiciones toleíticas. En 1824 tuvo lugar la última erupción de la isla, que produjo basanitas extremadamente ricas en volátiles. La heterogeneidad del manto se manifiesta en Lanzarote donde una única erupción como Timanfaya exhibe una variabilidad composicional comparable a la de todos los OIB juntos. Esta variabilidad es sistemática tanto en roca total de las lavas como en las muestras de tefra. Los valores de elementos traza obtenidos en los olivinos de Lanzarote revelan esta heterogeneidad litológica del manto durante la formación de los magmas respecto al paso del tiempo de la erupción. Al final de la erupción, los magmas toleíticos cristalizan olivino con valores más bajos de Fo mientras que los contenidos de Mn y Ca aumentan junto con la relación Ca sobre Al para valores relativamente uniformes de Ni x (FeO sobre MgO) o Fe sobre Mn. El hecho de que las basanitas de Lanzarote presenten ese rango de variabilidad tan extenso, sobrepasando los valores del MORB y de las piroxenitas se explica gracias a la fusión bajo un agente/fluido rico en CO2 de la fuente heterogénea. A mayores, la percolación temprana de este fluido a través de litosfera empobrecida y la presencia de restitas de harzburgita provoca la disminución del Ni en el fundido piroxenítico inicial, el cual percola y precipita dejando canales de dunita a su paso. La formación de los canales permite la transferencia de nódulos del manto a la superficie. La gran mayoría de los magmas que se emiten a través de una erupción, han sufrido cambios en su composición durante el ascenso desde el área fuente hasta la superficie. Para ver a través de estas transformaciones, el uso de las inclusiones magmáticas en olivino primitivo es fundamental. Bajos valores en las relaciones de HFSE sobre U o Th obtenidos en MI de composición basanítica se explican mediante la contribución o participación de un agente carbonatítico. El creciente valor de Bb (o Ta) sobre Th (o U) desde las basanitas hasta las toleítas refleja la menor participación de dicho agente carbonático o flux melting con la evolución de la erupción. La disminución de Nb sobre Ta con el tiempo es coherente con el aumento del grado de fusión por descompresión de una corteza oceánica reciclada menos fértil hacia las fases finales de la erupción. Ademas, el carácter enriquecido en volátiles de las inclusiones comulga con la presencia de fuentes recicladas bajo la isla. Esto es nuevamente apoyado por la variabilidad composicional durante la erupción de relaciones como CO2 o S sobre Dy vs Na sobre Ta o Zr sobre Nb. Por otro lado, la sistemática presencia de grandes burbujas de gas dentro de las inclusiones de Lanzarote, se explica muy probablemente por la exolución parcial de CO2 y la formación de una fase vapor. La formación de los magmas bajo Lanzarote debe entenderse de manera dinámica, incluyendo la presencia de litologías de composición variable, procesos de fusión fraccionada y acumulación de fundidos, así como posibles reacciones químicas con el material encajante, y la presencia de un agente carbonatado, todo ello antes de ser expulsado en superficie.