Petrogenetic processes of île de la Possession lavas (Crozet archipelago) and implications for lithological heterogeneities in hotspots sources

We present a new and comprehensive data set of major and trace elements and Sr-Nd-Pb isotopes for Crozet hotspot lavas (Possession island). Major element variations and petrological characteristics define an alkali silica-saturated magmatic suite. I estimate two extreme compositions of primary melts on the basis of selected fractionation-corrected lava compositions unaffected by accumulation and magma mixing processes. The first estimation display a major element composition approaching those of experimental partial melts of a garnet-lherzolite, whereas the second is characterized by a composition resembling to experimental partial melts of a carbonated eclogite. These contrasted results reveal that the fractionation correction is a critical step to interpret major element contents in terms of lithological source heterogeneities in oceanic island lavas. The REE systematic appears to be less sensitive to uncertainties in fractionation corrections compared to major elements. The REE inversion of estimated primary melts reveals in both cases a peridotitic source enriched in incompatible elements relative to chondrites (LaN/SmN=3). The Sr-Nd-Pb isotopic compositions do not display any correlation with major elements nor REE contents or ratios and reveal a homogeneous source with moderate time-integrated enrichment relative to the chondritic reservoir ( Nd=+4,3). The Pb isotope systematic indicates the presence of 2 mantle components in the Crozet mantle source, one relatively unradiogenic compatible with an EM-1 or DUPAL signature, and the other one relatively radiogenic. The mixing of both components gives rise to an isotopic signature akin to EM-2 type.; Cette étude présente le premier jeu de données complet en éléments majeurs, traces et en isotopes Sr-Nd-Pb sur les laves du point chaud de Crozet (île de la Possession). La pétrologie et les variations en éléments majeurs de ces laves révèlent une suite magmatique alcaline saturée en silice. Les compositions chimiques des magmas primaires sont estimées à partir d'une sélection de laves peu affectées par les processus d'accumulation et de mélanges magmatiques et corrigées des effets de la cristallisation fractionnée. Deux estimations extrêmes de magmas primaires sont proposées. La première possède une composition chimique comparable à celles de liquides de fusion partielle expérimentaux d'une lherzolite à grenat. La seconde estimation est similaire aux liquides de fusion expérimentaux issus d'une éclogite carbonatée. La correction de cristallisation fractionnée est donc une étape critique pour relier la composition en éléments majeurs des laves de points chauds à la présence d'hétérogénéités lithologiques dans leur source. A l'opposé, les éléments traces terres rares sont moins sensibles à ces incertitudes de correction, et leur inversion révèle dans les deux cas une source péridotitique enrichie en éléments incompatibles par rapport aux chondrites (LaN/SmN=3). Les compositions isotopiques Sr-Nd-Pb ne montrent aucune corrélation avec les éléments majeurs ou terres rares et révèlent une source homogène et enrichie par rapport au réservoir chondritique ( Nd=+4,3). Les isotopes du Pb indiquent la présence de 2 composants mantelliques, l'un peu radiogénique de type EM-1 ou DUPAL et l'autre plus radiogénique. Leur mélange confère aux laves de Crozet une composition isotopique semblable au type EM-2.