Les îles volcaniques de l’archipel des Pontines (Golf de Gaeta ; Fig. II-A.1 et 2) ont toujours été énigmatiques. A ce jour, elles n’ont été reliées à aucune province magmatique connue (cf. Chapitre I- B.). En fait, elles ont été très peu étudiées et pourtant elles se situent dans une zone clé de la Mer Tyrrhénienne, à l’intersection entre deux discontinuités lithosphériques majeures (Fig. II-A.1):
1) Le parallèle 41°N (« 41 Parallel Line »), un système de failles E-W décrochantes, caractérisée par de fortes anomalies magnétiques et gravimétriques (Bruno et al., 2000, et références incluses). Cette discontinuité se serait formée en réponse aux différentes vitesses d’ouverture de la Mer Tyrrhénienne Nord et Sud (Fig. II-A.1 ; Lavecchia, 1988 ; Boccaletti et al., 1990 ; Patacca et al., 1990, Oldow et al., 1993). En effet, le bassin Tyrrhénien Nord a subi une extension modérée (environ 1.3 cm/an), alors que dans le bassin Sud, la lithosphère a été significativement amincie (4.8 cm/an), aboutissant par endroits à l’accrétion de croûte océanique (Civetta et al., 1978 ; Savelli, 1988 ; Patacca et Scandone, 1989 ; Serri, 1990 ; et Chapitre I-A.3).
2) Et la faille décrochante dextre ~NE-SW d’âge Pliocène Supérieur d’Ortona-Roccamonfina (ORL ; Fig. II-A.1 ; Patacca et al., 1990 ; Bruno et al., 2000). Elle représente la limite actuelle entre les Apennins Centre et Sud caractérisés par des styles différents de déformation, et sépare aussi les Provinces Magmatiques de « Ernici-Roccamonfina » et Campanienne (Fig. I-B.2).
De plus, les îles Pontine sont situées à la bordure du plateau continental Tyrrhénien sur une marge encore en extension (Fig. II-A.2). Leur évolution est donc directement liée à l’histoire de la Mer Tyrrhénienne.
Figure II-A.1 : Carte de l’Italie situant l’archipel des Pontine (carré gris) par rapport aux
structures majeures de la région (front de subduction actuel, et les failles lithosphériques du parallèle 41°N et d’ Ortona-Roccamonfina).
Figure II.A.2 : Modèle numérique de terrain de la plateforme continentale sur laquelle
Les îles les plus à l’Ouest de l’archipel, Ponza et Palmarola (Fig. II-A.2), sont tout particulièrement intéressantes car elles représentent les uniques manifestations acides du domaine Sud Tyrrhénien. Elles sont d’âge Plio-Pléistocène et sont donc contemporaines de la seule province à dominante felsique, la PMT. Ce sont également les premières manifestations volcaniques de cette zone de la marge Tyrrhénienne en terme d’âge, avec les roches découvertes dans les forages de la Plaine Campanienne (Parete et Castel Volturno: 2 Ma; Beccaluva, 1991).
Ponza et Palmarola montrent des caractéristiques similaires aux affleurements toscans étudiés dans le Chapitre III. En effet, ces îles sont constituées uniquement de roches volcaniques de composition acide (rhyolites), et de roches intermédiaires en quantité mineure (trachytes).
Ponza a été célèbre dans le monde scientifique dans les années 60 car elle représentait le premier exemple de hyaloclastites de composition « acide » (Pichler, 1965). Depuis de nombreux autres analogues ont été trouvé comme par exemple en Islande.
Ponza est la seule île de l’archipel à exposer les deux phases d’activité volcanique de l’archipel des Pontines : l’une Pliocène (rhyolites) et l’autre Pléistocène (trachytes). Il a été ainsi suggéré que cette île représenterait la limite pétrologique entre la PMT et la PMC (Savelli, 1984 ; Turi et al., 1991); les rhyolites de Ponza correspondraient à la terminaison Sud de la PMT alors que les trachytes ont été associés au magmatisme de la PMC d’après leur caractère alcalino-potassique et leur âge. Si l’appartenance des trachytes à la PMC ne fait plus guère de doute grâce à des études pétrogénétiques récentes (Conte et Dolfi, 2002 ; Fedele et al., 2003), le lien génétique entre les rhyolites de Ponza et la PMT reste à vérifier. Aucun argument solide n’a été donné depuis pour valider cette idée.
Des deux îles, Palmarola est celle qui a été la moins étudiée, tant d’un point de vue géochronologique que pétro-géochimique. Son activité volcanique est très mal contrainte. Deux phases d’activité ont été reconnues sur le terrain, mais seule la dernière a fait l’objet de quelques datations qui ont donné des âges compris entre 1.7 et 1.6 Ma (Barberi et al., 1967 ; Bigazzi et al., 1971 ; Arias et al., 1980 ; Savelli, 1987). Sur des critères stratigraphiques, le premier épisode a quant à lui été considéré d’âge Pliocène (Vezzoli, 1999). Mais aucun âge absolu n’est venu corroborer cette hypothèse.
L’origine des laves de Ponza et Palmarola et leur signification géodynamique sont énigmatiques et le peu de données géochimiques et isotopiques publiées sur ces roches ne permet pas de répondre à ces questions. Leur source est inconnue (Tableau II.A.1, Serri et al., 2001).
Le but de ce chapitre est de contribuer à une meilleure connaissance des manifestations acides de Ponza et Palmarola, tant d’un point de vue géochronologique que pétro-géochimique.
Ce deuxième chapitre s’articule autour de deux papiers :
- le premier, publié dans LITHOS, est une étude géochronologique et géochimique des deux îles. Il fournit 25 nouvelles datations K-Ar de haute précision (technique Cassignol-Gillot ; Gillot et Cornette, 1986) sur les roches des îles Ponza et Palmarola, et de nouvelles données chimiques en éléments majeurs et traces qui sont discutées de manière qualitative afin de caractériser le magmatisme et tenter de comprendre le contexte géodynamique dans lequel elles sont mises en place.
- le deuxième papier (à soumettre à Journal of Petrology) est une étude pétrologique, minéralogique et géochimique. Des analyses chimiques des principaux minéraux, d’inclusions vitreuses et de nouvelles données isotopiques Sr-Nd sont reportées. Ici, les données chimiques sont utilisées pour modéliser et quantifier les processus pétrogénétiques. Il propose un modèle pour expliquer la diminution de la contamination crustale observée, et l’absence de roches basiques à l’affleurement.
Tableau II-A.1 : Tableau regroupant les roches magmatiques dont la source est inconnue (d’après Serri