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La zone des Petites Antilles

II.1.    La subduction des Petites Antilles

II.1.1.    L’arc des Petites Antilles

 

L’arc des Petites Antilles s’étend du Nord au Sud sur environ 850 km, de Grenade au Sud jusqu’à  Anguilla au Nord. Il est parallèle au front de subduction et a un rayon de courbure d’environ 450 km.  Les Petites Antilles sont décrites comme un arc double qui se subdivise au nord de la Martinique en 

deux  alignements  d’îles  subparallèles  (Martin‐Kaye  et  al.,  1969 ;  Westercamp  et  al.,  1979) (Figure 

II.2) : 

Un  arc  actif  à  l’Ouest  (arc  actuel)  nommé  « Antilles  Volcaniques »  (Bouysse,  1979,  1988  ; 

Bouysse  et  al.,  1985;  Bouysse  and  Westercamp,  1990)  qui  se  compose  du  Sud  au  Nord  des 

îles  de  la  chaîne  volcanique  active :  Grenade,  St‐Vincent,  St‐Lucie,  Martinique,  Dominique, 

Basse‐Terre de Guadeloupe, Montserrat, Redonda, Nevis, St‐Kitts , St‐Eustache et Saba.  

 

Un arc inactif paléogène (arc ancien) à l’Est, variant entre 10‐50 km à l’Est du précédent et en 

position  d’avant‐arc.  Cet  arc  est  recouvert  de  plates‐formes  carbonatées  d’âge  miocène  et  plio‐quaternaire  (« Antilles  Calcaires »).  Il  comprend  la  Grande‐Terre  de  Guadeloupe,  Antigua, St. Barthélémy, St. Martin, Anguilla et Sombrero (Gunn and Roobol, 1976 ; Andreieff 

et al., 1981; Andreieff et al., 1983 ; Davidson et al., 1993). En position d’avant‐arc, ces plates‐

formes carbonatées d’eaux peu profondes (0‐300m de bathymétrie max.) sont susceptibles  d’enregistrer les mouvements verticaux récents de l'avant‐arc en réponse aux processus de 

 

F ig ur e   II .   2  Carte  bathymétrique  de  la  zone  de  subduction  des  Petites  Antilles,  modifiée  d’après  Feuillet 

(2000)  et  Feuillet  et  al.  (2002).  Contour  bathymétrique  500m  d’après  Sandwell  and  Smith  (1997).  Taux  de  convergence d’après DeMets et al. (2000). Ligne rouge continue : Arc interne actif. Ligne rouge pointillée : Arc  externe  inactif  en  position  d’avant‐arc.  Contour  jaune :  Plates‐formes  carbonatées  peu  profondes  (Bouysse,  1988).  En  vert :  Les  îles  volcaniques  de  l’arc  interne  actif.  Les  lignes  pointillées  noires représentent  les  rides  topographiques  des  zones  de  fractures  médio‐atlantiques :  Ride  de  Barracuda,  Ride  de  Tiburon  et  Ride  de  Sainte‐Lucie d’après Bouysse and Westercamp (1990). L’ellipse blanche : Archipel des îles de Guadeloupe, BT :  Basse‐Terre, GT : Grande‐Terre, MG : Marie‐Galante, LD : La Désirade et le haut‐fond EK : l’Eperon Karukéra. 

 

L’origine du retrait de l’arc volcanique  vers l’Ouest reste débattue. Pour certains auteurs, il  serait  lié  à  un  changement  de  pendage  de  la  plaque  subduite,  induit  par  l’accrétion  d’un  corps  isostatiquement compensé (McCann et Sykes, 1984).  

En  effet,  Bouysse  and  Westercamp  (1990)  développent  l’hypothèse  initialement  présentée  par 

Westbrook and McCann (1986) selon laquelle une ride à forte flottabilité (compensée) serait entrée 

en  collision  dans  l’avant‐arc  et  aurait  généré  une  rupture  du  slab.  Cet  évènement  majeur  aurait  provoqué une surrection généralisée de l’avant‐arc et un arrêt du volcanisme. Le pendage plus faible  du panneau subduit après la rupture expliquerait la reprise du volcanisme plus à l’ouest au cours du 

Néogène, dans la seconde moitié nord des Petites Antilles (Figure II.3). Ce recul aurait eu lieu entre 

l’Oligocène  et  le  Miocène  Inférieur  (Bouysse  and  Westercamp,  1990).  Pour  Bouysse  and  Mascle  (1994), ce saut se traduirait par une discordance majeure dans le domaine avant‐arc identifiée sur les  profils  pétroliers.  Toutefois,  cette  discordance  demeure  mal  contrainte  dans  le  temps  et  l'espace  à  l’échelle des Petites Antilles bien qu’elle puisse témoigner d’une mise en compression de l’avant‐arc  et de la surrection de celui‐ci (Figure II.2 et Figure II.3).

 

 

F ig ur e   II.   3  Évolution  du  Nord  des  Petites  Antilles  depuis  l’Éocène  (40Ma).  Modifié  d’après  Bouysse  et 

Westercamp 1988.  a. Arc Externe  (Ancien) en  activité  du début  de  l’Éocène  au  milieu de  l’Oligocène.  La  ride 

d’Aves correspond à l’arc rémanent qui s’est séparé des Petites Antilles lors de l’ouverture du bassin arrière‐arc  de  Grenade  au  Paléocène  (Bouysse  et  al.,  1988).b.  Au  milieu  de  l’Oligocène  arrive  au  front  de  la  zone  de  subduction une anomalie topographique compensée correspondant à une ride océanique, arrive au front de la  zone  de  subduction  produisant  une  rupture  du  slab.  c.  Collision  de  la  ride  compensée  avec  l’avant‐arc  entrainant  une  surrection  de  tout  l’avant‐arc.  Détachement  dans  l’asthénosphère  du  slab  et  initiation  d’un  nouveau slab. d. Au Miocène Inférieur (Burdigalien), on observe la mise en place d’un nouvel arc volcanique,  formant l’arc Interne (récent) après un saut de subduction vers l’ouest dont l’origine est liée au changement du  plan de Benioff. e. De la fin du Néogène à l’Actuel, on observe la subduction de ride asismique non compensée  de type Barracuda et Tiburon. 

Les  campagnes  de  sismique  profonde  (Bangs  et  al.,  2003;  Christeson  et  al.,  2003)  et  de  tomographique par sismique réfraction 3D (Kopp et al., 2011 ; Evain et al., 2011 ; Laigle et al., 2013)  menées  au  large  de  l’archipel  guadeloupéen  (Figure  II.2)  ont  révélée  que  seul  un  faible  volume  de 

matériel a été accrété à la marge en profondeur sous le prisme (Figure II.4). Ces observations laissent 

perplexe  face  à  la  modification  du  régime  tectonique  de  la  marge  proposée  par  Bouysse  and 

Westercamp (1990) et posent la question du rôle des rides dans les modifications du comportement 

de la marge antillaise. 

 

 

F ig ur e   II .   4  Schéma  interprétatif  de  l’histoire  de  la  collision  d’une  ride  asismique  et  de  la  déformation  du 

butoir de la zone de subduction des Petites Antilles à la latitude de la Guadeloupe. Extrait de Bangs et al., 2003  et Christenson et al., 2003. Ces auteurs proposent que le butoir avait évolué avec la collision de deux types de  rides (compensée et non compensée), produisant une déformation des sédiments à l’aplomb des rides. Il en  résulte  une  transition  entre  le  prisme  d’accrétion  (en  jaune)  et  les  sédiments  de  l’avant‐arc  (en  orange).  La  géométrie du butoir conduit la subduction des sédiments du prisme sous celui‐ci. 

II.1.1.    Modèle tectonique Actuel de l’arc et de l’avant‐arc 

 

La zone de subduction antillaise s’incurve vers l’Ouest, depuis sa partie centrale vers le Nord  (Figure II.1, Figure II.4, Figure II.5). Cette morphologie engendre un mouvement relatif des  plaques  évoluant  depuis  une  convergence  quasi‐frontale,  à  la  latitude  de  l’archipel  guadeloupéen,  à  une  convergence oblique le long de la fosse de Porto Rico. L’obliquité croissante de la subduction vers le  Nord‐Ouest provoque un partitionnement de la déformation à l’origine d’un décrochement sénestre  au niveau de l’arc et d’une extension parallèle à l’arc. Cette extension est accommodée par des failles  normales transverses au front de subduction formant des bassins d’effondrement dans le domaine  avant‐arc  (Feuillet  et  al.,  2002,  2004  et  2011).  Dans  ce  contexte,  le  Bassin  de  Marie‐Galante  d’orientation WNW‐ESE, qui entoure l’archipel guadeloupéen, est interprété structuralement comme  le  graben  le  plus  méridional  d’un  système  en  queue‐de‐cheval.  Ce  dernier  amortit  vers  le  Sud  le  mouvement transtensif sénestre accommodé le long de l’arc (Bouysse et al., 1988; Chabellard et al.,  1986; Grellet et al., 1988 ; Feuillet et al., 2002 et 2010) (Figure II.5).