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

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 tephri-phonolitic 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 from a transcrustal magmatic system that could be located potentially at a distance from the high-flux eruptive site. Supplementary Materials: Supplementary material for this article is supplied as a separate file: crgeos-155-suppl.pdf 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. Compléments : Des compléments sont fournis pour cet article dans le fichier séparé : crgeos-155-suppl.pdf