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L’arc antillais commence à dévoiler ses secrets

L’histoire de la jeune plaque caraïbe n’en finit pas de nous surprendre. Plusieurs scénarios avaient été envisagés il y a trois ans lors de l’élaboration du projet d’ANR GAARAnti porté par Philippe Münch et de la mission en mer GARANTI conduite par Jean-Frédéric Lebrun et Serge Lallemand pour l’exploration terre-mer à l’échelle de tout le secteur oriental de la plaque incluant l’arc mais surtout son domaine arrière-arc.
Il est possible que la morphologie globale de la courbure presque parfaite de l’arc jouxtant la linéarité, elle aussi presque parfaite, de la Ride d’Aves ait faussé notre regard jusqu’à aujourd’hui. Les sept semaines d’acquisition de données en mer combinées à l’exploration méthodique des îles de l’archipel depuis plusieurs années commencent à porter leurs fruits et à préciser notre vision de l’évolution tectono-sédimentaire de la région.

En mer

Clément Garrocq, qui a démarré sa thèse en octobre dernier, a déjà retraité plusieurs lignes sismiques dans le secteur sud du domaine arrière-arc. Il poursuivra ce travail indispensable jusqu’à l’été prochain à Nice, sous la direction de Boris Marcaillou (GéoAzur), avant de revenir à Montpellier pour se consacrer pleinement à l’analyse de ces données. Les nouvelles images du bord oriental de la Ride d’Aves révèlent des structures énigmatiques qui pourraient témoigner d’une histoire complexe faite de plusieurs phases tectoniques successives, là où la morphologie apparente indiquait plutôt une marge distensive.
Exemple de profil sismique multi-traces montrant l’escarpement du flanc est de la Ride d’Aves surplombant le Bassin de Grenade (profil traité par C. Garrocq)

Invitée pendant deux mois et demi en début d’année à Géosciences Montpellier, Crelia Padron, enseignante-chercheure au Vénézuela, a interprété les séquences sédimentaires de plus de la moitié des profils sismiques de la campagne afin de mieux contraindre la formation des failles polygonales qui affectent quasiment tout le domaine arrière-arc exploré. Son étude, enrichie de données pétrolières sur la marge nord-vénézuélienne, a permis de calibrer les séquences sédimentaires du Bassin de Grenade et de la Ride ainsi que les épisodes tectoniques qui ont marqué leur évolution. La carte du socle, probablement Éocène, fait ressortir les grandes directions structurales et permet de mieux cerner l’espace, finalement assez restreint, occupé par la croûte océanique au sud-est du Bassin de Grenade. Les premiers résultats obtenus par Étienne Levenneur, en stage de master 2 à Pointe-à-Pitre, montrent, dans la partie Nord de la Ride d’Aves, deux discordances majeures interprétées comme des surfaces d’émersion et leur corrélation avec des forages pétroliers indiquent des âges Paléocène et Miocène moyen.

Dans les îles

Lucie Legendre, en fin de thèse à l’université des Antilles, a pu préciser les différentes périodes d’activité de l’arc ancien antillais entre l’Eocène moyen et le Miocène inférieur dans sa partie Nord et leur relation avec les phases tectoniques. Les principaux résultats de ce travail seront publiés prochainement dans la revue Tectonics. Exemple de failles normales synsédimentaires affectant les séries volcano-sédimentaires d’âge Eocène moyen à St Barth (© L. Legendre)

Dans la poursuite de ses travaux, une étude paléomagnétique impliquant Mélodie Philippon en collaboration avec Douwe van Hinsbergen et Lydian Boschman (Univ. Utrecht) a débuté et une mission de prélèvement a eu lieu en février dernier à St Barth. Les résultats devraient permettre d’évaluer les variations de latitude ainsi que les rotations autour de l’axe vertical depuis l’Éocène.
En parallèle, une étude stratigraphique et sédimentologique des séries carbonatées et tectonique de toutes les îles du banc d’Anguille (St Barth, Anguilla et St Martin) a démarré sous la houlette de Jean-Jacques Cornée. L’étude des grands foraminifères benthiques (Marcelle Bou Dagher, Univ. College London), des foraminifères planctoniques (Frédéric Quillévéré, LGL, Univ. Lyon I) et du nanoplancton (Mihaela Melinte, GeoEcoMar, Bucarest) va permettre de réviser significativement la stratigraphie des dépôts de l’Éocène au Pléistocène comme le montrent déjà les premiers résultats obtenus sur l’île de St. Barth. Par ailleurs, une phase tectonique extensive majeure, associée à des écoulements gravitaires géants, a pu être mise en évidence au Miocène moyen dans les îles et elle se retrouve également sur les lignes sismiques.

L’émersion de tout ou partie de la Ride d’Aves jusqu’au Miocène suivie d’une subsidence importante est donc un scénario à envisager. Tout cela demande encore à être précisé mais les jalons d’une histoire nouvelle sont d’ores et déjà posés. Cette histoire géologique a un lien fort avec celle de la dispersion des faunes de mammifères depuis l’Amérique du Sud vers les Antilles et c’est là le fondement de l’ANR GAARAnti.

Grâce à la collaboration de Gilles Maincent, géologue amateur de St Barth, et l’aide d’Arnaud Lenoble (PACEA, Univ. Bordeaux), les premiers échantillons de brèches intra-karstiques ont pu être récupérés et traités. Actuellement à l’étude par Myriam Boivin et Laurent Marivaux (ISEM), ils contiennent de nombreux éléments du squelette d’un rongeur géant (Amblyrhiza sp.) originaire d’Amérique du Sud et qui peuplait le banc d’Anguille jusqu’à il y a 100 000 ans.

Légende photo : Extrémité d’une patte de rongeur dégagée par bains successifs d’acides. On distingue un os d’un second individu sur la partie gauche de la photo. La maille du tamis est de 2 mm (© L. Marivaux, ISEM)

Voilà une ANR qui démarre fort… et nous ne sommes qu’au début de nos surprises !
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