Les teneurs en éléments majeurs et traces des 11 échantillons sélectionnés sont présentées dans le Tableau 1. À l'exception de l'échantillon DH44, toutes les laves sont différenciées : teneurs en SiO₂ variant entre 58,35 et 61,53 % et rapports mg compris entre 0,57 et 0,51. Leurs fortes teneurs en K₂O (entre 4,03 et 4,56 %) leur confèrent une affinité shoshonitique. Cependant, leurs rapports K₂O/Na₂O, compris entre 0,83 et 0,96, n'indiquent pas de caractère ultra-potassique. Dans le diagramme K₂O vs SiO₂ [14], seul l'échantillon DH 44 (SiO₂=49,33 % ; Mg=0,66) correspond à une lave primaire de type absarokite, tous les autres tombent dans le champ des banakites (Fig. 2). À noter l'absence de différence significative entre les teneurs en K₂O dans l'absarokite et dans la banakite.

Vingt-cinq éléments traces ont été dosés sur ces échantillons : les profils de distribution normalisés au manteau primitif sont présentés sur la Fig. 4. Ces profils sont très similaires et montrent tous un fort enrichissement en éléments incompatibles, ainsi qu'une nette anomalie négative en Nb, Ta, et une moins marquée en P et Ti. On note également une anomalie positive en Pb. L'absarokite DH 44 se distingue légèrement par une anomalie faiblement négative en Th et U. Les profils en éléments traces des laves du Damavand apparaissent comparables à ceux établis sur les shoshonites du Tibet [20] : on y retrouve les mêmes anomalies négatives et positives et les mêmes facteurs d'enrichissement (Fig. 4). En revanche, les associations shoshonitiques décrites en Italie [3] ou dans les chaı̂nes américaines [12,13] montrent des différences géochimiques significatives.

Le magmatisme shoshonitique est classiquement associé aux zones de subduction actives ou fossiles [19,21]. Comme toutes les laves que l'on rencontre dans ce contexte, les shoshonites, y compris celles du Damavand, se caractérisent par leurs anomalies négatives en Nb, Ta et Ti. On attribue souvent ces anomalies aux processus métasomatiques ayant affecté la source de ces laves lors de la subduction. Dans notre cas, la haute teneur en K₂O de l'absarokite DH44 (supérieure à 4 % et en conséquence à celle de la moyenne de la croûte [16]) pourrait indiquer la présence à la source d'une phase métasomatique riche en potassium, telle que la phlogopite. Les faibles teneurs en terres rares lourdes et les rapports La/Yb élevés observés dans tous nos échantillons suggèrent par ailleurs la présence de grenat aux résidus.

Pour certains éléments comme Th, U, Nb, Ta, Pb, les teneurs sont plus élevées dans les banakites que dans l'absarokite, ce qui est en accord avec un processus de cristallisation fractionnée. Ce processus est par ailleurs confirmé par l'évolution des rapports Nb/Ta vs Th (Fig. 5). Pour d'autres éléments, comme Ba, Sr, P, Zr, Hf et les terres rares (légères et lourdes), on note une absence de corrélation entre teneurs et degré de différenciation (Fig. 3) : ainsi, les teneurs de l'absarokite sont-elles supérieures à celles des banakites. Cette dualité géochimique suggère le fractionnement de phases particulières, avec des coefficients de partage différents pour les deux groupes d'éléments. Compte tenu des fortes teneurs en P₂O₅ de l'absarokite (1,10 %) et des teneurs inférieures dans les banakites (0,5–0,7 %), on peut penser à un fractionnement précoce d'apatite.

Au sein du groupe des banakites, la dispersion des points représentatifs dans certains diagrammes, comme Th vs MgO ou Nb vs SiO₂ (Fig. 3), ne peut s'expliquer par un simple processus de fractionnement et suggère l'intervention d'une contamination crustale. En effet, si on considère les teneurs moyennes de la croûte continentale supérieure en Th (10,7 ppm) ou Nb (25 ppm) [16], une contamination des laves va se traduire par une diminution des teneurs en ces éléments, évolution qui se dessine sur la Fig. 3. On peut également trouver là l'explication des anomalies positives en Pb observées dans toutes les laves. Cette contamination est probablement liée à des temps de résidence importants des laves dans un réservoir magmatique superficiel. L'existence d'un tel réservoir sous le Damavand est fortement suggérée à la fois par la rareté des laves peu différenciées et par la présence d'une caldeira sous sa partie nord [1].

Ces données nouvelles confirment donc le caractère shoshonitique de l'association magmatique du Damavand et son lien avec un épisode de subduction. En l'absence de données géophysiques précises, l'orientation et l'âge de cette subduction restent problématiques : soit une direction SW–NE, en relation avec la subduction miocène du Zagros, soit une direction nord–sud correspondant à une subduction naissante de la croûte océanique caspienne [2,6,8].

Eleven samples have been analysed (Table 1). The SiO₂ content evolves between 58.4 and 61.5 %, except for sample DH44 (49.33 %). In a similar trend, their Mg-numbers range from 0.57 to 0.51 and CaO contents are near 4.5 %, suggesting that all lavas have been affected by differentiation. Sample DH 44 is characterized by higher Mg number and CaO content ([Mg]=0.66; CaO=7.37 %). This sample, which is also enriched in P₂O₅ (P₂O₅ =1.1 %), can be considered as a rather primitive magma. The contents in Na₂O and overall in K₂O are systematically high (respectively between 4.55 and 4.89 % and 4.03 and 4.56 %) and they do not display any significant variations with SiO₂ or MgO. In the K₂O vs SiO₂ diagram (Fig. 2) of Peccerillo and Taylor [14], all the samples, except DH 44, plot in the banakite field, while DH44 plots in the absarokite. The K₂O content of this absarokite is quite similar with the banakites, even though its SiO₂ content is the lowest. The K₂O/Na₂O ratios of Damavand lavas are and lower than 1 (0.83–0.96) and they exclude an ultra potassic character for this series. These variations are clearly unrelated to SiO₂. Absarokite DH 44 (SiO₂=49.33 %) has a similar ratio (0.90) as several banakites, while the lowest value corresponds to DH26 sample (SiO₂ =59.2 %).

All these observations agree with a shoshonitic affinity for the Damavand volcanic association, although overall the shortage of shoshonite is probably a characteristic of this series, as indicated by Brousse and Vaziri [8]. Shoshonitic lavas are not scarce in Iran [2], where their ages range between Eocene and Miocene, but only the Damavand rocks are of Quaternary age. Consequently, they constitute a very important element for understanding the present geodynamical evolution of Northern Iran.

Twenty-five trace elements have been determined (Table 1). Globally, all lavas are highly enriched in incompatible elements (for example La ranges from 90 to 115 ppm). As illustrated in Fig. 3, the correlation between several incompatible elements and differentiation is weak or lacking, and the highest contents in some incompatible elements (e.g., La, Ba) are even found in the most primitive sample (absarokite DH 44). Although all the data plot within a restricted field, Ba, La, Sr and P show weak negative correlations with SiO₂, HFS elements (e.g., Nb, Ta, Zr, Hf), Th and U are positively correlated.

The primitive mantle-normalised incompatible element spidergrams of Fig. 4 illustrate the enriched nature of the lavas and the variability in ranges of enrichment (from several times for HREE to several hundred times for Cs, Rb, Ba, Th, U, Pb). The REE display steep patterns (76<La/Yb<95). Significant negative anomalies are observed for Nb, Ta, P and K in spite of high concentrations. A smaller negative anomaly also occurs for Ti.

The trace element patterns of Damavand lavas (DL) are quite identical to those of Tibetan shoshonites (TS) [21], both for the most incompatible elements (Rb, Ba, Th, U) and for the REE and HFSE: the Nb and Ta anomalies are similar (down 80 times the primitive mantle values for TS, 60 for DL); P and Ti anomalies are also similar and Pb displays a strong positive anomaly in both cases. For comparison, the Italian shoshonitic lavas [3,13] are significantly different: for instance, they display Nb and Ta negative anomalies down to only eight times primitive mantle values and they have higher HREE. The comparison with the Andean or North America margin shoshonites [12,13] is more problematic, because of the scarcity of data and the lack of HFSE determinations. However, some trace element data on the Absaroka petrotype [13] illustrate that this lava is geochemically different: it displays, for instance, strong negative Th and U anomalies, while the Damavand samples, similar to those from Tibet, are enriched.