This investigation addresses the origin and nature of explosive volcanism in deep submarine environments. Volcaniclastic deposits were sampled as sediment cores from Axial Seamount, a basaltic caldera volcano situated on the Juan de Fuca mid-ocean ridge in the northeast Pacific Ocean. These prominent volcaniclastic deposits resemble those found on other mid-ocean ridge sites. The deposits are interpreted as pyroclastic reflecting explosive eruptions. On Axial Seamount, the volcaniclastic material comprises mainly basaltic glass fragments displaying a range of morphologies, including limu o Pele and Pele's hair. In the present study, glass fragments from several core sections were examined for their morphological characteristics, as well as for major, trace and volatile element compositions. Plagioclase-hosted melt inclusions recovered from selected sections of the volcaniclastic sediments were also analysed for their major, trace and volatile element budgets. The glass fragments show MgO of 9.4–6.5 wt. %, and [La/Yb]N generally between 0.95 and 1.1, with the exception of one sample group showing [La/Yb]N of 0.6–0.85. CO2 concentrations in the melt inclusions were found to vary greatly due to decompression degassing, with concentrations ranging from 260 ppm to 9160 ppm. Cooling histories of glass fragments were estimated by differential scanning calorimetry (DSC), indicating extremely rapid quench rates of up to 10^6 K s^-1 during eruptions. The physical properties of the fragments, i.e., their morphologies and cooling rates, as well as the CO2 budget of the magmatic system, are consistent with explosive activity primarily driven by high levels of magmatic CO2.In order to better understand eruption behaviour and magma fragmentation in high-pressure environments such as the deep ocean, a series of decompression experiments were performed using gum rosin-acetone mixtures as an analogue for magma-volatile systems. These experiments demonstrate that ascent rates and fragmentation behaviour of magma are influenced by various extrinsic and intrinsic parameters such as pre-eruptive bubble content and variations in conduit diameter. These factors can facilitate explosive eruptions in high-pressure environments. / Ce travail aborde l'origine et la nature du volcanisme explosif des environnements sous-marins profonds. Des carottes de dépôts volcano-clastiques ont été échantillonnées au volcan Axial, une caldeira basaltique sous-marine située sur la ride médio-océanique Juan de Fuca dans le nord-est du Pacifique. Ces dépôts volcano-clastiques proéminents ressemblent à ceux trouvés sur d'autres sites de ride médio-océanique. Les dépôts sont interprétés comme étant d'origine pyroclastique, donc ayant été formés au cours d'éruptions explosives. Au volcan Axial, le matériel volcano-clastique est composé principalement de fragments de verre basaltique de morphologies diverses, incluant des limu o Pele et des cheveux de Pele. Au cours de cette étude, les caractéristiques morphologiques et la composition en éléments majeurs, traces et volatiles de fragments de verre provenant de plusieurs sections de carottes ont été déterminées. Des inclusions de verre contenues dans des cristaux de plagioclase ont également été analysées afin d'évaluer leur budget en éléments majeurs, traces et volatiles.Les fragments de verre ont une teneur en MgO de 9.4–6.5 %m et des rapports [La/Yb]N généralement entre 0.95 and 1.1, à l'exception d'un groupe d'échantillons ayant des ratios [La/Yb]N de 0.6–0.85. La teneur en CO2 des inclusions de verre fluctue grandement dû au dégazage de décompression avec des mesures variant de 260 à 9160 ppm. L'historique de refroidissement des fragments de verre a été estimé par calorimétrie différentielle à balayage et les résultats indiquent des taux de refroidissement extrêmement rapide de plus de 10^6 K s^-1 durant les éruptions. Les propriétés physiques des fragments, i.e. leurs morphologies et leurs taux de refroidissement, ainsi que le budget du système magmatique en CO2 suggèrent une activité volcanique explosive essentiellement entrainée par les teneurs élevées en CO2 magmatique.Afin de mieux comprendre le comportement éruptif et la fragmentation du magma dans des environnements de haute pression tels les fonds marins, des expériences de décompression ont été menées en utilisant des mélanges de colophane et d'acétone en tant qu'analogue des systèmes magma-gaz. Ces expériences démontrent que les rythmes de montée du magma et sa fragmentation sont influencés par plusieurs paramètres extrinsèques et intrinsèques tels que la concentration de bulles dans le magma avant l'éruption et le diamètre du conduit magmatique. Ces facteurs peuvent faciliter le volcanisme explosif en milieu sous-marin à haute pression.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.106460 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Helo, Christoph |
| Contributors | John Stix (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Earth and Planetary Sciences) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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