The volcanic Island of Fogo that is situated near the end of the southern island chain in the archipelago of Cape Verde is one of the most active oceanic volcanoes in the world. The purpose of this study was to investigate temporal variations in lavas from Fogo by using whole rock major and trace elements and describe trends in magmatic differentiation, melting systematics and mantle source compositions. Further, for the first time Fogo lavas have been investigated by using 18O isotopes, to test for crustal assimilation and source variations. The time span for this study includes one sample of unknown prehistoric age and then from 1799 and onward all eruptions including the most recent in 2014-2015 are covered. The Fogo lavas are mafic, alkali rich, porphyritic, basanite-tephrites dominated by clinopyroxene phenocrysts followed by olivine and opaque phases situated within glass and microcrystalline groundmass. Fractional crystallization and phenocryst accumulation is important mechanisms for magmatic differentiation, and the best result from fractional crystallization modelling gave a crystallizing assemblage of 20.7 % clinopyroxene, 5.4 % olivine, 4.2 % Fe-Ti oxides and 0.8 % apatite. Temporal variations in MgO content reveal a trend that change from more evolved lavas in older historic eruptions, to more primitive compositions in lavas from the middle of the 19th century, back to more evolved compositions in recent eruptions. Oxygen isotopes of glass and microcrystalline groundmass vary within a normal upper mantle range (δ18O = 5.7±0.3 ‰) which rule out any significant crustal assimilation, and the variations observed for the oxygen isotopes are probably related to source variations as there are tendencies towards covariation with source lithology proxies. Trace element ratios together with high TiO2 contents indicate that pyroxenite is an important source lithology. The Fogo lavas are highly enriched in incompatible elements and utilizing a simple batch melting model suggests ~2-4 % degree of melt for most sampled eruptions. In addition, melting is occurring at high pressures in the presence of residual garnet as the REE are fractionated. Trace element ratios of Ce/Pb and Zr/Y in Fogo lavas are consistent with mixing of a HIMU-like and an EM 1-like mantle source. There are also indications of an increasing involvement of the EM 1-like source through time. Magma mixing is indicated by petrographic observations such as complex zonation patterns and the occurrence of rounded cores in euhedral clinopyroxenes, as well as inferred from a large scatter in certain trace element ratios. / Vulkanön Fogo som ligger nära änden av den sydvästra ökedjan i Kap Verdes skärgård är en av de mest aktiva vulkanerna i världen. Syften med denna studie var att undersöka den kemiska variationen i lava från Fogo över tid och koppla variationen till olika magmatiska processer i vulkanen. Lava från Fogo har dessutom i denna studie för första gången undersökts med hjälp av syreisotoper för att testa för inblandning av material från jordskorpan samt för variationer i manteln i jordens inre där lavan bildas. Denna studie omfattar en tid som sträcker sig från ett förhistoriskt icke tidsbestämt vulkanutbrott, samt från 1799 till och med det senaste utbrottet 2014-2015. Lava från Fogo i denna studie är basisk och relativt magnesiumrik samt rik på alkaliska ämnen och har en porfyrisk textur som innebär att större mineralkorn sitter inbäddade i en finkornig grundmassa. Detta är typiskt för ytliga vulkaniska bergarter som svalnat snabbt. Mineralsammansättningen i lavan domineras av silikatmineralen pyroxen följt av olivin tillsammans med vad som troligen är järn-titan oxider. Dessa mineraler sitter i en grundmassa som består av mikroskopiska mineralkristaller och av glas. Lavan från Fogo har spårämnen som tillsammans med en hög koncentration av titandioxid påvisar att pyroxenit smält i manteln där lavan producerats, till skillnad från peridotit som är vanligare förekommande. Lavan har producerats genom smältning i manteln under relativt högt tryck vilket är typiskt för den här typen av vulkanöar och är dessutom berikad i vissa spårämnen som beror på att bara en liten andel av manteln smält när lavan bildats. En enkel smältningsmodell beräknade att ca 2-4 % smältning av manteln kunde ge de observerade koncentrationerna av spårämnen. Öarna i Kap Verdes skärgård har en geografiskt varierande geokemisk karaktär som beror på att den underliggande manteln består av skilda mantelkomponenter med olika kemisk sammansättning. I lava från den södra ökedjan dit Fogo tillhör ingår en mantelkomponent som saknas i den övriga delen av skärgården. Spårämnen i lava från denna studie överensstämmer med en blandning av dessa mantelkomponenter, dessutom verkar det förekomma en tidsmässig variation av inblandning från respektive komponent. Det finns även bevis för att olika typer av magma blandats från t.ex. mikroskopistudier av mineraltexturer. Resultatet från de analyserade syreisotoperna visar på en variation inom vad som är normalt för övre delen av manteln (5,7 ± 0,3 ‰), vilket utesluter inblandning av större mängder material från jordskorpan. Den variation av syreisotoper som förekommer i lavan beror därför förmodligen på att manteln inte är enhetlig.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-296417 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Magnusson, Erik |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, 1650-6553 ; 365 |
Page generated in 0.0027 seconds