IV.2 Le Fossé et le Bassin de Nouvelle-Calédonie – bassin(s) sédimentaire(s) énigmatique(s)

Collot (2009) propose une revue bibliographique approfondie du « Bassin de Nouvelle-Calédonie ». Les prochains paragraphes proviennent principalement de ses travaux de thèses ainsi que des travaux de Etienne et al. (2018), , Collot et al. (2008), Collot et al. (2009), Hackney et al. (2012), Klingelhoefer et al. (2007), Lafoy et al. (2005), Uruski and Wood (1991), Sutherland et al. (2010) et Sutherland et al. (2017).

Un grand nombre d’auteur définissent le « Bassin de Nouvelle-Calédonie » comme la dépression bathymétrique existant entre la Ride de Lord Howe et la Ride de Norfolk s’étendant entre le Nouvelle-Calédonie et la Nouvelle Zélande (Figure I-28a). D’un point de vue morphologique, cette grande dépression s’apparente à un seul et même bassin d’une profondeur bathymétrique assez constante (2000m) à fond plat. Mais dans le détail, cette dépression est composée de deux sous-bassins structuraux séparés par une ride avec d’Est en Ouest (Figure I-28) : le Bassin structural de Nouvelle-Calédonie (Collot 2009; Collot et al. 2009; Collot et al. 2012), la Ride de Fairway passant au sud à la Ride Ouest Norfolk (Ravenne et al. 1977; Lafoy et al. 2005; Exon et al. 2007) et le Bassin de Fairway-Aotea (Collot et al. 2009). Ce système structural n’est identifiable qu’à partir des données gravimétriques, magnétiques et sismiques.

Par soucis de clarté, il est aujourd’hui préférable d’utiliser le nom de Fossé de Nouvelle-Calédonie (ou

New Caledonia Trough - NCT) pour qualifier cette dépression longitudinale. Cette dernière se

surimpose morphologiquement à l’ensemble des structures précédemment décrites. Cette configuration actuelle, découle d’une histoire biphasée correspondant à (1) un épisode crétacé, lors duquel s'ouvrent les bassins Fairway-Aotea et BNC (Lafoy et al. 2005; Collot et al. 2009) et (2) un épisode éocène avec la création du Fossé de Nouvelle-Calédonie (Collot et al. 2008; Sutherland et al. 2010; Etienne et al. 2018).

Les paragraphes suivant s’attarderont à décrire chacun de ces objets ainsi que l’enregistrement sédimentaire associé dans un ordre chronologique de formation avec tout d’abord, le Bassin de Nouvelle-Calédonie puis le Fossé de Nouvelle-Calédonie.

I-IV.2.1 Le Bassin de Nouvelle-Calédonie

Le Bassin de Nouvelle-Calédonie (BNC) s’étend sur une longueur de 1500 km et sur une largeur de 150 km entre les latitudes 20°S et 32°S avec une segmentation selon deux directions : une première nord-ouest / sud-est au nord de la latitude 23°S et une seconde nord-sud en partie méridionale. Sa structure, sa nature crustale et son remplissage proviennent d’une évolution complexe s’étendant entre le Crétacé et l’Éocène.

1) Nature crustale du BNC

La nature de la croûte de ce bassin est sujette à controverse. Dans la bibliographie, certains auteurs défendent sa nature océanique afin d’expliquer la forte anomalie gravimétrique présente dans la partie orientale du bassin (Shor et al. 1971; Dubois et al. 1974; Weissel & Hayes 1977; Willcox et al. 1980; Kroenke & Eade 1982; Mignot 1984; Sutherland 1999; Auzende et al. 2000a; Auzende et al. 2000b). En effet, cette anomalie est interprétée comme une subduction avortée synchrone de l’obduction éocène. D’autres auteurs défendent sa nature de type croûte continentale amincie (Uruski & Wood 1991; Lafoy et al. 1998; Van de Beuque et al. 1998; Hahn 2001; Vially & Benard 2001).

Cette seconde hypothèse est établie sur (1) l’absence d’anomalie magnétiques au sein du bassin ainsi que la bonne corrélation des unité sismiques sur l’ensemble de la région (Uruski & Wood 1991) ; et (2) les résultats des modélisations gravimétriques validant une origine continentale (Hahn 2001; Vially & Benard 2001).

L’acquisition de profil de sismique réfraction lors de la Campagne Zoneco11 (Figure I-31) (Lafoy et al. 2004) répond de manière plus précise quant à la nature rhéologique de la croute de ce bassin atypique. Dans la partie septentrionale du bassin, au niveau de la latitude 22°S (Figure I-28a), la croûte possède une épaisseur de 10 km avec des vitesses de propagation entre 7 et 7.4 Km.s-1 (Klingelhoefer et al. 2007). Elle est interprétée comme une croûte anormale suggérant la présence de manteau dénudé et serpentinisé ou d'une croûte continentale fortement intrudée (Klingelhoefer et al. 2007). Cette dernière interprétation est basée sur l’épaisseur anormalement grande pour une croûte océanique et des vitesses trop élevées pour une croûte continentale amincie.

Dans la partie méridionale du bassin, au niveau de la latitude 25°S, la croute à une épaisseur de 8 km. Elle est composée de deux couches distinctes. La couche supérieure a une épaisseur d'environ 2 km et est caractérisée par des vitesses comprises entre 4.4 et 4.6 km.s-1. La couche inférieure est divisée en deux sous-couches. La première, d'une épaisseur de 2 km, est caractérisée par des vitesses allant de 6.4 à 6.6 km.s-1 alors que la seconde, entre 4 à 5 km d'épaisseur montre des vitesses variant entre 6.8 et 7.2 km. Ces caractéristiques montrent une similitude avec la présence d’une croûte océanique aux caractéristiques particulières. Collot (2009) compare cette dernière avec le Bassin de Lau été confirmerait la formation d’une dorsale océanique à l’état embryonnaire dans un contexte arrière-arc dans la partie méridionale du BNC.

Enfin, l’analyse des cartes d’anomalies gravimétriques (Figure I-31) valide le caractère atypique de la nature de ce bassin avec la présence d’une anomalie positive au centre du bassin (Collot 2005; Lafoy et al. 2005; Collot 2009; Hackney et al. 2012). Hackney et al. (2012) expliquent que cette anomalie positive peut être due (1) au remplissage sédimentaire de dépressions préexistantes dans la croute qui deviendront majeure après une phase d’étirement ou (2) un sous-placage magmatique se faisant au niveau de la croute.

Ainsi, la croute présente sous le BNC montre de forte variation de nature rhéologique avec une croute ayant subi une océanisation partielle dans sa partie méridionale et une hyper-extension dans sa partie septentrionale (au-dessus de la latitude 23°S).

2) Histoire tectonique et sédimentaire du BNC

L’histoire tectono-sédimentaire du BNC est un sujet de discussion important pour l'une des problématiques de cette thèse (Chapitre IV de ce mémoire). Il est proposé dans la littérature que l’histoire tectono-sédimentaire de ce bassin se réalise en deux principales étapes :

(1) son ouverture entre le Crétacé supérieur et l’Éocène inférieur durant la phase terminale du

rifting. Cette ouverture succèdera à celle des bassins adjacents de Fairway et Ouest Calédonien

durant le Crétacé inférieur (Lafoy et al. 2005; Collot et al. 2008; Collot et al. 2009)

(2) une histoire éocène lié à l’évènement compressif TECTA et engendrant la création du Fossé de Nouvelle-Calédonie le long du BNC, de la Ride Ouest-Calédonienne et du Bassin d’Aotea (Sutherland et al. 2010; Hackney et al. 2012; Etienne et al. 2018).

À ce jour, aucune étude strati-sismique de détail n’a été réalisée sur le BNC (Bassin structural de Nouvelle-Calédonie). Toutefois, Maurizot et al. (2018) identifient au sein du bassin la présence constante des unités sismiques U3, U2b et U2a, enregistrant respectivement les phases anté-, syn- et post-rift avec leurs configurations typiques décrites dans les parties précédentes (Figure I-32). Ces unités montrent ainsi que l’histoire tectono-sédimentaire de ce bassin entre le Crétacé supérieur et l’Éocène inférieur est assez similaire à l’évolution générale du domaine offshore.

Aussi, Collot et al. (2008) ont réalisés un travail de détail sur les unités sismiques U1b et U1a au sein de ce bassin. Ces derniers observent une variation de la géométrie du bassin lors de la mise en place de la séquence U1. L’unité U1b n’est visible que partiellement aux abords de la partie sud du BNC (Sutherland et al. 2018), alors que cette dernière est absente dans la partie nord. L’unité U1a est quant à elle présente sur l’ensemble du bassin scellant une phase de déformation importante. Cette dernière se caractérise au nord par une structure asymétrique penchée vers le nord-est en face de la NC. La Figure I-32 montre cette flexure qui correspond à la discordance majeure RU1 Éocène-Oligocène (Collot et al. 2008). Collot et al. (2008) associent cette déformation du bassin à la mise en place du complexe ophiolitique sur la Grande-Terre. Du fait de la surcharge engendrée par le charriage des unités ophiolitiques, l’ensemble du bassin aurait réagi comme un bassin flexural d’avant-pays suivant un processus de sous-charriage. À l’inverse, le bassin présente une structure symétrique en partie méridionale. L’unité U1a enregistre un effondrement rapide de l’ensemble du bassin qui serait directement lié à la création du fossé de Nouvelle-Calédonie abordé dans la partie suivante (Sutherland et al. 2010; R. Sutherland et al. submited).

Figure I-32 : Interprétation de la ligne sismique s206-01 (Lafoy et al. 1998) montrant la succession des unités sismiques dans le bassin, au front de la Nouvelle-Calédonie ainsi que l’importante flexure à vergence nord-est scellée par les dépôts oligocènes à actuels et associée à la période post-obduction (Maurizot et al. 2018). Position de la coupe Figure I-28.