Fusion par flux de fluide versus fusion par décompression du système d'arc de Tonga et de l'arc arrière de Lau

Les zones de subduction sont des régions clés d'échange de masse entre la croûte terrestre et le manteau, et les magmas dans le manteau sous-arc se forment à la suite de la libération de volatils de la plaque qui plonge, c'est-à-dire la fusion par flux de fluide. L'introduction de traceurs géochimiques uniques (par exemple, les éléments lithophiles à gros ions) dans le coin de manteau appauvri permet de tracer l'écoulement de matériel sous les arcs insulaires. Les centres d'expansion arrière-arc se forment à la suite du recul de la plaque, et ici, les fondus se forment en raison de la fusion par décompression, similaire à ceux qui se forment le long des dorsales médio-océaniques. Les systèmes arrière-arc situés de manière angulaire par rapport à leur arc insulaire adjacent englobent une gamme de profondeurs de plaque et fournissent un moyen unique d’évaluer les changements de composition en fonction de la distance par rapport à l’arc actif et au-dessus de la plaque plongeante. La crête de Valu Fa (VFR), les centres de propagation de Lau oriental (ELSC) et de Lau central (CLSC) sont situés à une distance croissante de l'arc actif de Tonga du sud au nord. Ici, nous présentons de nouvelles données sur les éléments majeurs, traces et volatils, ainsi que sur les isotopes radiogéniques et les déséquilibres U-Th-Ra le long du VFR et de l'ELSC et à travers le VFR. Un changement systématique de, par exemple, les contenus Ba/Nb, Nb/La, H2O et les isotopes de Pb avec une distance croissante entre l'arc arrière et l'arc de Tonga pourrait être interprété comme reflétant les réactions de déshydratation métamorphique liées à la plaque. Cependant, nous n'observons pas de changement progressif dans les compositions géochimiques à une distance de 100 km entre l'arc et l’arc arrière ; l'apparition d'excès de (230Th/238U) suggère que la fusion est due à la décompression et que la diminution systématique de l'influence de la subduction observée avec l'augmentation de la distance est probablement le résultat de la fusion de restes anciens de plaques hydratées pendant le recul. Nous concluons que les régimes de fusion entre l'ELSC et l'arc insulaire de Tonga se séparent à environ 100 km de distance totale, comme en témoigne le changement progressif dans la géochimie des éléments traces et des isotopes. La diminution des signatures liées à la subduction le long du VFR et de l'ELSC résulte d'un chevauchement des régimes de fusion et de mélange de fondus entre l'arc et l'arc arrière dans lequel la fusion du manteau appauvri en dessous de l'arc arrière devient plus proéminente avec l'augmentation de la distance.