Historical eruptions of Lanzarote, Canary Island: inference of magma source and melt generation from olivine and its melt inclusions

Abstract

The study of oceanic island basalts (OIB) reveals the complexity of the mantle, which compositionis highly variable. Deciphering the source lithologies and processes involved in the OIB formation ischallenging since the magmas are transformed on their way to the surface.This is especially criticalat Canary Islands where the lithosphere is thought to be remarkably thick (>110 km Fullea et al.,2015). In order to better constrain the composition of primitive magmas and the plausible mantlelithologies involved, two historical eruptions recorded at Lanzarote island, Timanfaya 1730-1736 and1824 eruptions have been investigated. Indeed, these two eruptions offer a unique opportunity toinvestigate the mechanisms of magma generation and composition in the context of mantle heterogeneity.The Timanfaya, 1730-1736 historical eruption emitted magmas that evolved from basanites throughalkali basalts, finally reaching tholeiitic compositions at the end of the eruption. In 1824 the last eruptionon the island produced extremely volatile-rich basanite. The heterogeneity of the mantle is demonstratedto the extreme in Lanzarote where a single eruption exhibit compositional variations similar to the span ofthe OIB worldwide. The extreme heterogeneity is systematic from whole rock lava and tephra at eruptionscale but amplified at mineral and melt inclusion scale within a single tephra sample of the eruption...

El estudio de basaltos de isla oceánica (OIB) revela la complejidad del manto, cuya composición es extremadamente variable. Determinar las litologías del área fuente y los procesos involucrados en la formación de OIB es un desafío pues los magmas se han ido transformando desde su generación y en su viaje hasta la superficie. Este hecho es especialmente crítico en el archipiélago canario donde la litosfera se cree especialmente gruesa (>110 km Fullea et al., 2015). Para poder definir mejor las posibles litologías encargadas de la formación de magmas primitivos y su composición en Lanzarote, investigamos las dos erupciones históricas de la isla, Timanfaya 1730-1736 y 1824. Estas dos erupciones ofrecen una oportunidad única de estudiar los mecanismos de generación de magma y sus composición en el contexto de un manto heterogéneo. La erupción de Timanfaya emitió magmas que evolucionan desde basanitas, pasando por basaltos alcalinos y composiciones toleíticas al final de la erupción. En 1824 tuvo lugar la última erupción de la isla, que produjo basanitas extremadamente ricas en volátiles.La heterogeneidad del manto se manifiesta de manera extrema en Lanzarote donde una única erupción como Timanfaya exhibe una variabilidad composicional comparable a la de todos los OIB juntos. Esta variabilidad es sistemática tanto en roca total de las lavas como en las muestras de tefra y tanto a escala de la erupción, a lo largo de la fisura, como por muestra de tefra individual por fase de la erupción...