L'évolution tectonique et la géodynamique de la Nouvelle-Calédonie et du continent Zealandia

zealandia

Le continent Zealandia, récemment découvert, est l’un des fragments continentaux immergé les plus grands du monde. La Nouvelle-Calédonie et la Nouvelle-Zélande en sont les deux principales terres émergées. Ce continent très vaste, de la taille de l’Inde, est très peu connu et étudié.

De nombreuses questions à résoudre, mais un terrain de jeu propice

Zealandia a été façonné par plusieurs processus géologiques de premier ordre qui demeurent aujourd’hui mal compris. Ceci inclut par exemple les processus :

  • d’éclatement des continents ; quels sont les moteurs de la dislocation des continents et quelles sont les modalités de ces dislocations ?
  • de dynamique des zones de subduction ; comment naît, meurt et évolue une subduction ?
  • ou encore d’obduction ; par quels mécanismes des roches ultra-denses du manteau peuvent-elles former des montagnes ?

Du fait de son caractère immergé à plus de 98 %, Zealandia renferme des enregistrements géologiques marins uniques qui sont des opportunités rares pour comprendre ces processus géologiques fondamentaux.

Pour répondre à ces questions des levés à terre et des campagnes océanographiques en mer sont réalisés pour décrypter l’évolution géodynamique de la région.

Tout ouvrir / Tout fermer

Un événement tectonique appelé TECTA a affecté la partie Nord du continent Zealandia à l’Eocène. Cet événement est à l’origine de la formation de la Nouvelle-Calédonie et témoigne de l’évolution d’une zone de subduction. Il est également observable en mer à plus grande échelle sur toute la partie Nord de Zealandia. Les campagnes à la mer TECTA, VESPA, TAN1409, TAN1312 et IODP 371 se sont attachées à caractériser cet événement à partir d’imagerie sismique du sous-sol, de prélèvements par dragages et de forages.

Elles ont donné lieu à de nombreux rapport de missions et publications.

nav campagnes
Carte bathymétrique illustrant les navigations des campagnes récentes dont TECTA (L’Atalante, 2015), VESPA (L’Atalante, 2015), TAN1409 (Tangaroa, 2014), TAN1312 (Tangaroa, 2013) et IODP371 (Joides Resolution, 2017).

 

Sutherland, R., Dickens, G.R., Blum, P., Agnini, C., Alegret, L., Asatryan, G., Bhattacharya, J., Bordenave, A., Chang, L., Collot, J., Cramwinckel, M.J., Dallanave, E., Drake, M.K., Etienne, S.J.G., Giorgioni, M., Gurnis, M., Harper, D.T., Huang, H.-H.M., Keller, A.L., Lam, A.R., Li, H., Matsui, H., Morgans, H.E.G., Newsam, C., Park, Y.-H., Pascher, K.M., Pekar, S.F., Penman, D.E., Saito, S., Stratford, W.R., Westerhold, T., and Zhou, X., 2019. Expedition 371 summary. In Sutherland, R., Dickens, G.R., Blum, P., and the Expedition 371 Scientists, Tasman Frontier Subduction Initiation and Paleogene Climate. Proceedings of the International Ocean Discovery Program, 371: College Station, TX (International Ocean Discovery Program). https://doi.org/10.14379/iodp.proc.371.101.2019.

 

Etienne, S., J. Collot, R. Sutherland, M. Patriat, F. Bache, P. Rouillard, S. Henrys, D. Barker, and C. Juan, 2018, Deepwater sedimentation and Cenozoic deformation in the Southern New Caledonia Trough (Northern Zealandia, SW Pacific), Marine and Petroleum Geology, 92, pp. 764-779,  doi: 10.1016/j.marpetgeo.2017.12.007.

 

Patriat, M., J. Collot, S. Etienne, S. Poli, C. Clerc, N. Mortimer, F. Pattier, C. Juan, and W. R. Roest, 2018, New Caledonia Obducted Peridotite Nappe: Offshore Extent and Implications for Obduction and Postobduction Processes, Tectonics, 37(4), 1077-1096.

 

Dallanave, E., Agnini, C., Pascher, K., Maurizot, P., Bachtadse, V., Hollis, C., Dickens, G., Collot, J., Monesi, E., 2018, Magneto-biostratigraphic constraints of the Eocene micrite-calciturbidite transition in New Caledonia: tectonic implications, New Zealand Journal of Geology and Geophysics, doi: 10.1080/00288306.2018.1443946

 

Sutherland, R., Collot, J., Bache, F., Henrys, S., Barker, D., Browne, G.H., Lawrence, M.J.F., Morgans, H., Hollis, C.J., Clowes, C., Mortimer, N., Rouillard, P., Gurnis, M., Etienne, S., Stratford, W., 2017. Widespread compression associated with Eocene Tonga-Kermadec subduction initiation, Geology, 45(4), 355-358, doi: 10.1130/G38617.1.

 

Rouillard, P., Collot, J., Sutherland, R., Bache, F., Patriat, M., Etienne, S., and Maurizot, M., 2017, Seismic stratigraphy and paleogeographic evolution of Fairway Basin, Northern Zealandia, Southwest Pacific: from Cretaceous Gondwana breakup to Cenozoic Tonga–Kermadec subduction: Basin Research, 29, 189-212. doi:10.1111/bre.12144

 

Collot, J., Sutherland, R., Roest, W., Patriat, M., Etienne, S., Juan, C., Marcaillou, B., Schnurle, P., Barker, D., Stratford, W., Williams, A., Wolf, S., Bordenave, A., Roussel, C., 2016. TECTA voyage report, RV L'Atalante, Volume 1, Text, Rapport SGNC-2016(01), p. 85.

 

Patriat, M., Mortimer, N., and science party, 2016, VESPA voyage report, Rapport SGNC-2016(02), DOI: 10.17600/15001100

 

Bache, F., N. Mortimer, R. Sutherland, J. Collot, P. Rouillard, V. Stagpoole, and A. Nicol (2014), Seismic stratigraphic record of transition from Mesozoic subduction to continental breakup in the Zealandia sector of eastern Gondwana, Gondwana Research, 26(3), 1060-1078.

 

Hackney, R., Sutherland, R., and Collot, J., 2012, Rifting and subduction initiation history of the New Caledonia Trough, southwest Pacific, constrained by process-oriented gravity models: Geophysical Journal International, 189(3), 1293-1305.

 

Bache, F., R. Sutherland, V. Stagpoole, J. Collot, P. Rouillard, (2012) Stratigraphy of the southern Norfolk Ridge and the Reinga Basin: a record of initiation of Tonga-Kermadec-Northland subduction in the southwest Pacific, Earth and Planetary Science Letters, 321-322, 41-53

 

Sutherland, R., Collot, J.; Lafoy, Y.; Logan, G.A.; Hackney, R.; Stagpoole, V.M.; Uruski, C.I.; Hashimoto, T.; Higgins, K.; Herzer, R.H.; Wood, R.A.; Mortimer, N.; Rollet, N. (2010), Lithosphere delamination with foundering of lower crust and mantle caused permanent subsidence of New Caledonia Trough and transient uplift of Lord Howe Rise during Eocene and Oligocene initiation of Tonga-Kermadec subduction, western Pacific. Tectonics, 29: TC2004, doi:10.1029/2009TC002476

 

Collot, J., Geli, L., Lafoy, Y., Vially, R., Cluzel, D., Klingelhoefer, F., Nouzé, H., 2008. Tectonic history of northern New Caledonia Basin from deep offshore seismic reflection: Relation to late Eocene obduction in New Caledonia, southwest Pacific. Tectonics 27, 1-20.

Les campagnes ECOSAT (Eastern Coral Sea Tectonics) visent à échantillonner par dragages les roches profondes du continent Zealandia et les volcans de type «  point chaud » tels que ceux formant le soubassement des îles Chesterfield. Dirigées par les équipes australiennes de l’Université de Sydney, en collaboration avec GNS, l’Université de Tasmanie et le service de la géologie, ces campagnes et leurs prélèvements de roche permettent, par l’intermédiaire de datations et descriptions pétrographiques, d’améliorer les connaissances sur la genèse et l’évolution des grandes structures géologiques façonnant Zealandia. Parallèlement aux dragages, elles acquièrent des données bathymétriques, gravimétriques et magnétiques.

Seton, M., Mortimer, N., Williams, S., Quilty, P., Gans, P., Meffre, S., Micklethwaite, S., Zahirovic, S., Moore, J., Matthews, K.J., 2016. Melanesian back-arc basin and arc development: Constraints from the eastern Coral Sea. Gondwana Research 39, 77-95.

 

Seton, M.; Williams, S.; Mortimer, N.; Meffre, S.; Micklethwaite, S. 2016 Voyage report for SS2012V06 Eastern Coral Sea Tectonics (ECOSAT), R/V Southern Surveyor, October-November 2012. Lower Hutt, N.Z.: GNS Science. GNS Science report 2016/49 51 p.; doi: 10.21420/G2TG6N

 

Williams, S., Mortimer, N.; Etienne, S.; Whittaker, J.; Herold, N.; O'Toole, L.; Sauermilch, I.; Tobin, J.; Yeung, S.; Seton, M.; Collot, J. 2016 Voyage report for IN2016T01 Eastern Coral Sea Tectonics followup (ECOSAT II), R/V Investigator, June-July 2016. Lower Hutt, N.Z.: GNS Science. GNS Science report 2016/50 iii, 56 p. doi:10.21420/G2KW23

 

Mortimer, N., K. A. Dadd, L. O'Toole, M. Crundwell, M. Seton, S. Williams, S. Etienne, and J. Collot (2019), Eocene nephelinite and basanite from the Fairway Ridge, North Zealandia, Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 152, 103101.

 

ECOSAT
Équipe scientifique de la campagne ECOSAT II à bord du N/O Investigator (photo : Doug Thost).

 

MH

En partenariat avec l’Université de Tasmanie, l’Ifremer et le programme ZoNéco, le service de la géologie a conduit deux projets de recherche sur la zone de Matthew et Hunter à partir de données bathymétriques et de prélèvements de roches existants. Il est ainsi montré que :

  • la dorsale du bassin Sud Fidjien déchire l’arc volcanique actif,
  • la zone de subduction de Matthew et Hunter est la plus jeune du monde.

Ces résultats font de cette zone un laboratoire naturel unique pour comprendre la genèse des zones de subduction.

Patriat, M., Falloon, T., Danyushevsky, L., Collot, J., Jean, M.M., Hoernle, K., Hauff, F., Maas, R., Woodhead, J.D., Feig, S.T., 2019. Subduction initiation terranes exposed at the front of a 2 Ma volcanically-active subduction zone, Earth and Planetary Science Letters, pp. 30-40.

 

Patriat, M., Collot, J., Danyushevsky, L., Fabre, M., Meffre, S., Falloon, T., Rouillard, P., Pelletier, B., Roach, M., Fournier, M., 2015. Propagation of back-arc extension into the arc lithosphere in the southern New Hebrides volcanic arc. Geochemistry Geophysics Geosystems 16, 3142-3159.

La période post-obduction de l’Oligocène à l’Actuel est charnière car elle voit la Grande Terre prendre sa forme sub-actuelle et comprend la genèse des premières formations d’altération. C’est aussi durant cette phase que les marges très abruptes se forment et que les systèmes carbonatés récifaux se développent abondamment. Les moteurs de la tectonique extensive associée à cette période demeurent énigmatiques. L’analyse des sédiments de cette période et des granitoïdes de St Louis et Koum sont les témoins de cette évolution.

En 2012 la campagne IPOD sur le N/O L’Alis a pu imager et prélever les sédiments marins de la côte Ouest de la Grande Terre (Collot et al., 2013).

 

Collot, J., Patriat, M., Etienne, S., Rouillard, P., Soetaert, F., Juan, C., Marcaillou, B., Palazzin, G., Clerc, C., Maurizot, M., Pattier, F., Tournadour, E., Sevin, B., Privat, A., 2017. Deepwater fold-and-thrust belt along New Caledonia's western margin: relation to post-obduction vertical motions, Tectonics, pp. 2108-2122.

 

Sevin, B., Cluzel, D., Maurizot, P., Ricordel-Prognon, C., Chaproniere, G., Folcher, N., and Quesnel, F., 2014, A drastic lower Miocene regolith evolution triggered by post obduction slab break-off and uplift in New Caledonia: Tectonics, v. 33, no. 9, p. 1787-1801.

 

Collot, J., P. Rouillard, C. Juan, Y. Lenault, M. Patriat, P. Maurizot, and A. Privat, 2013, Rapport de mission de la campagne IPOD (Investigation Post Obduction Deposits) à bord du N/O L'Alis du 1er au 18 Aout 2012, Rapport SGNC, 2013(01), 139, doi:10.17600/12100080.

Les thèses universitaires et postdoctorats du service de la géologie relatifs à la l’évolution tectonique et géodynamique de la Nouvelle-Calédonie et du continent Zealandia :

Liens utiles
IPOD 2012
TAN1312
TAN1409 2014
TECTA 2015
VESPA 2015
IN2016_T01
IODP 2017
IN2019_V04
Base de données Tasman Frontier
GNS