Temporal magmatic evolution of the Fani Maoré submarine eruption 50 km east of Mayotte revealed by in situ sampling and petrological monitoring

Type Article
Date 2022
Language English
Author(s) Berthod Carole1, 2, Komorowski Jean-Christophe3, Gurioli Lucia2, Médard Etienne2, Bachèlery Patrick2, Besson Pascale3, Verdurme Pauline2, Chevrel Oryaëlle2, Di Muro Andrea3, 4, Peltier Aline3, 4, Devidal Jean-Luc2, Nowak Sophie3, Thinon Isabelle5, Burckel Pierre3, Hidalgo Samia3, Deplus Christine3, Loubrieu Benoit6, Pierre Delphine6, Bermell Sylvain6, Pitel-Roudaut MathildeORCID7, Réaud Yvan7, Fouchard Sacha8, Bickert Manon3, Le Friant Anne5, Paquet Fabien5, Feuillet Nathalie3, Jorry StephanORCID6, Fouquet Yves6, Rinnert EmmanuelORCID6, Cathalot CecileORCID6, Lebas Elodie3
Affiliation(s) 1 : Université Clermont Auvergne, CNRS, IRD, OPGC, Laboratoire Magmas et Volcans, F-63000 Clermont-Ferrand, France
2 : SEDISOR; Univ. Brest UMR6538, IUEM, Plouzané, France
3 : Université de Paris, Institut de physique du globe de Paris, CNRS, F-75005 Paris, France
4 : Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise, Institut de physique du globe de Paris, F-97418 La Plaine des Cafres, France
5 : BRGM-French Geological Survey, 3 avenue Claude Guillemin, BP36009, F-45060 Orléans Cédex 2, France
6 : Geo-Ocean, UMR 6538 Ifremer, Université de Bretagne Occidentale, CNRS, F-29280 Plouzané, France
7 : CNRS, Genavir, F-29280 Plouzané, France
8 : Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche, Università di Modena e Reggio Emilia, Modena, Italy
Source Comptes Rendus Geoscience (1631-0713) (Cellule MathDoc/CEDRAM), 2022 , Vol. 354 , N. S2 , P. 195-223
DOI 10.5802/crgeos.155
WOS© Times Cited 2
Note Part of Special Issue: TheMayotte seismo-volcanic crisis of 2018-2021 in the Comoros archipelago (Mozambique channel) / La crise sismo-volcanique de 2018-2021 de Mayotte dans l’archipel des Comores (Canal du Mozambique)
French abstract

L’éruption au large de Mayotte a été intensément surveillée en appliquant des méthodes similaires aux éruptions sub-aériennes. Une étude pétrologique et géochimique des échantillons dragués couplée à de nombreux relevés bathymétriques, nous a permis de suivre l’évolution du magma au cours de l’éruption. Le trajet du magma change après un an de remontée directe (Phase 1), un réservoir magmatique sous-crustal et plus différencié est alors échantillonné (Phase 2). Un mois plus tard, le trajet change à nouveau et engendre une migration du site éruptif à 6 km au nord-ouest de l’édifice principal (Phase 3). La signature pétrologique des coulées de lave révèle à la fois une évolution par cristallisation fractionnée et un mélange syn-eruptif avec un magma téphri-phonolitique. Nous démontrons qu’une éruption à haut débit impliquant de grands volumes de magma basanitique et provenant d’un réservoir profond peut interagir avec des réservoirs plus superficiels et remobiliser le magma éruptible. Ceci a des implications significatives en termes de risques quant à la capacité de ces grandes éruptions à réactiver des réservoirs inactifs peu profonds provenant d’un système magmatique transcrustal et potentiellement situé à distance du site éruptif.

Keyword(s) Fractional crystallization, Mixing, Mayotte, Submarine eruption, Dredging, Petrological monitoring, Magmatic system
Abstract

The “Fani Maoré” eruption off the coasts of Mayotte has been intensively monitored by applying methods similar to those used for subaerial eruptions. Repeated high-resolution bathymetric surveys and dredging, coupled with petrological analyses of time-constrained samples, allowed tracking the evolution of magma over the whole submarine eruptive sequence. Indeed, after one year of direct ascent (Phase 1), basanitic magma switched to a different pathway that sampled a tephriphonolitic subcrustal reservoir (Phase 2). Later, the magma pathway shifted again in the crust resulting in a new eruption site located 6 km northwest of the main edifice (Phase 3). The petrological signature of lava flows reveals both an evolution by fractional crystallization and syn-eruptive mixing with a tephri-phonolitic magma. We demonstrate that high-flux eruption of large volumes of basanitic magma from a deep-seated reservoir can interact with shallower reservoirs and remobilize eruptible magma. This has significant hazards implications with respect to the capacity of such large eruptions to reactivate shallow-seated inactive reservoirs froma transcrustal magmatic system that could be located potentially at a distance from the high-flux eruptive site.

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How to cite 

Berthod Carole, Komorowski Jean-Christophe, Gurioli Lucia, Médard Etienne, Bachèlery Patrick, Besson Pascale, Verdurme Pauline, Chevrel Oryaëlle, Di Muro Andrea, Peltier Aline, Devidal Jean-Luc, Nowak Sophie, Thinon Isabelle, Burckel Pierre, Hidalgo Samia, Deplus Christine, Loubrieu Benoit, Pierre Delphine, Bermell Sylvain, Pitel-Roudaut Mathilde, Réaud Yvan, Fouchard Sacha, Bickert Manon, Le Friant Anne, Paquet Fabien, Feuillet Nathalie, Jorry Stephan, Fouquet Yves, Rinnert Emmanuel, Cathalot Cecile, Lebas Elodie (2022). Temporal magmatic evolution of the Fani Maoré submarine eruption 50 km east of Mayotte revealed by in situ sampling and petrological monitoring. Comptes Rendus Geoscience, 354(S2), 195-223. Publisher's official version : https://doi.org/10.5802/crgeos.155 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00810/92192/