Histoire géologique
L'archipel néo-calédonien s'insère dans une zone complexe composée de bassins océaniques ou à croûte continentale amincie, de lanières continentales en grande partie immergées et de chaînes ou d'arcs volcaniques qui s'organisent entre le domaine continental australien à l'Est et le vaste domaine océanique du Pacifique à l'Ouest (Kroenke, 1984; Schellart, 2006).
Les bassins se sont ouverts dès le Crétacé inférieur à l'aplomb d'une vaste zone de subduction à pendage ouest, aujourd'hui disparue, qui s'est propagée vers l'Est et le NE, entraînant la fragmentation de la marge Est gondwanienne.
Contexte géodynamique
- La mer de Tasman est un bassin océanique profond ouvert en éventail depuis le Crétacé supérieur jusqu'au Paléocène supérieur, imposant un mouvement de rotation antihoraire de l'ensemble situé plus à l'est et entraînant son isolement (Gaina et al., 1998; Hayes Dennis & Ringis, 1973).
- La ride de Lord Howe est un ensemble continental submergé (Klingelhoefer et al., 2007). Deux forages DSDP y ont recoupés des sédiments du Crétacé au Paléocène comparables à ceux de Nouvelle-Calédonie et de Nouvelle-Zélande. L'ensemble est recoupé par plusieurs alignements NS de volcans intraplaques (dont la chaîne des Chesterfield) résultants d'une activité volcanique de point chaud depuis l'Eocène terminal (Missègue & Collot, 1987). A l’Ouest de la ride se trouve le bassin de Middleton à croûte continentale amincie et la ride de Dampier de nature continentale (Jongsma & Mutter, 1978; McDougall et al., 1981).
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Le bassin de Fairway possède une croûte continentale amincie qui se connecte vers le Sud avec le bassin d'Aotea en Nouvelle-Zélande (Collot et al., 2009; Klingelhoefer et al., 2007).
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La ride de Fairway est de nature continentale, enfouie sous les sédiments par endroits, qui sépare le bassin de Fairway du bassin de Nouvelle-Calédonie et se connecte vers le Sud avec la ride de Norfolk ouest (Collot et al., 2009; Exon et al., 2007).
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Le bassin de Nouvelle-Calédonie repose sur une croûte continentale très amincie au droit de la Nouvelle-Calédonie (Klingelhoefer et al., 2007) et présente la structure dissymétrique d'un bassin d'avant pays penté vers le NE avec une couverture sédimentaire atteignant par endroit 6 km d'épaisseur. Cette structure est mise en relation avec la subduction éocène connue sur la Grande-Terre de Nouvelle-Calédonie (Collot et al., 2008). Plus au Sud, le bassin présente une croûte de type océanique en même temps que la couverture sédimentaire s'amenuise (Lafoy et al., 2005).
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La ride de Norfolk qui porte la Grande-Terre de Nouvelle-Calédonie et se raccorde vers le Sud à la masse continentale de Nouvelle-Zélande, est une lanière continentale, immergée pour l'essentiel.
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Le bassin sud Loyauté présente un épais recouvrement sédimentaire (jusqu'à 8 km d'épaisseur) reposant sur une croûte océanique qui se raccorde aux nappes ophiolitiques obductées sur la Grande-Terre (Collot et al., 1987). Le bassin s'est ouvert de manière synchrone avec celui de la mer de Tasman.
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La ride des Loyauté se prolonge vers le Nord dans la zone d'Entrecasteaux au prix d'une virgation importante et vers le Sud dans la ride des Trois Rois par l'intermédiaire de la fracture de Cook(Kroenke & Eade, 1982). C'est un domaine mal connu, constituée d'un alignement d'édifices volcaniques, recouvert par des formations récifales. Cependant, si l'on prend en compte son lien possible vers le Nord avec la ride d'Entrecasteaux (où dans le guyot Bougainville des andésites d'âge Eocène ont été forées; Collot et al., 1992) et sa continuité vers le Sud avec la ride des Trois Rois (où des shoshonites éocènes ont été draguées; Bernardel et al., 2003; Mortimer, 1998) la ride des Loyauté est majoritairement considérée dans la littérature comme un arc insulaire volcanique éocène, en cohérence avec la géologie de la Grande-Terre de Nouvelle-Calédonie.
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Le bassin nord-Loyauté et le bassin sud-Fidjien sont de nature océanique, arrière arc, ouverts selon les auteurs entre l'Eocène et le Miocène (Herzer et al., 2009; Maillet et al., 1983; Sdrolias et al. 2003, Mortimer et al. 2007).
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La fosse et l'arc volcanique du Vanuatu marquent l'une des deux limites actuelles convergentes actives entre plaque pacifique et australienne. La subduction qui remonte au Miocène est à plongement est contrairement à la logique d'ensemble de la marge ouest pacifique.
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Le bassin nord-Fidjien est apparu il y a environ 10 Ma à l'arrière de la subduction des Nouvelles-Hébrides (Malahoff et al., 1982; Pelletier et al., 1993). Avec plus de 4000 km de frontières divergentes actives (dorsales en étoiles et transformantes) dans un triangle de seulement 1500 km de côté, c'est une des zone d'expansion les plus actives du globe et un des plus haut points du géoïde (Malahoff & Larue, 1979), qui suppose l'existence d'une anomalie thermique de grande étendue du manteau sous jacent.
- Le linéament du Vitiaz (Pelletier & Auzende, 1996) représente les restes d'un système arc-fosse, à plongement sud, crétacé supérieur - paléogène, aujourd'hui inactif qui aurait donné naissance à une partie des bassins marginaux les plus anciens du Pacifique sud-ouest. Le fonctionnement de cet arc aurait été bloqué par l'arrivée du plateau océanique d'Otong Java, relayé alors par celui des Nouvelles-Hébrides de vergence opposée.
Si l'on fait exception des Chestefield, atolls en partie édifiés sur des volcans intra-océaniques et de Mattew et Hunter, volcans situés sur l’extrémité sud de l’arc insulaire du Vanuatu, le territoire de la Nouvelle-Calédonie émerge dans cet ensemble sur les deux rides parallèles de Norfolk et des Loyauté, séparées par une centaine de kilomètres.
La ride des Loyauté
Les îles qui émergent de la ride des Loyauté correspondent à d'anciens atolls construits sur un alignement d'édifices volcaniques. Les rares dragages sur les flancs de la ride ont remonté des formations volcaniques ou sédimentaires d'âge Oligocène moyen à Miocène inférieur (Pelletier, 2006). Deux minuscules pointements volcaniques sont connus sur l'île de Maré, correspondant à des basaltes alcalins OIB de type point chaud, datés du Miocène supérieur (9-11 Ma, Baubron et al., 1976). Les calcaires récifaux ou à rhodolites les plus anciens sont datés du Miocène moyen (14 - 15 Ma, Maurizot & Lafoy, 2003) et sont contemporains du même type de volcanisme. La construction des atolls s'est poursuivie jusqu'à l'Holocène.
Deux hypothèses sont avancées:
- La ride correspondrait à un ancien arc insulaire volcanique intra-océanique d'âge éocène, contemporain de la subduction vers le NE et du fonctionnement de la zone de convergence observée à la même époque au niveau de la Grande-Terre, réaffecté par un volcanisme de type point chaud plus récent (Maillet et al., 1983 ; Cluzel et al., 2001; Schellart et al., 2006).
- La ride résulterait d'une activité magmatique anorogénique en contexte distensif (Rigolot et al., 1988).
La ride de Norfolk
La Grande Terre qui émerge sur la terminaison nord de la ride de Norfolk est composée :
1/ de noyaux composites assemblés pendant une période de convergence allant du Carbonifère supérieur au Crétacé inférieur (cycle ante-sénonien, 300 - 100 Ma).
2/ d'unités mises en place à partir du Sénonien et avant le Miocène (cycle néo-calédonien, 100 - 24 Ma) dans lesquelles il faut distinguer :
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une couverture sédimentaire d'âge Crétacé supérieur - Paléocène déposée en contexte extensif de rift, puis à partir de l'Eocène déposée en contexte de convergence,
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des unités ophiolitiques obductées à la fin de l'Eocène supérieur dont :
3/ des formations marines et continentales du cycle post-obduction miocène à actuel.
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Aggradation : Phénomène du déplacement vers l'intérieur des terres de la sédimentation de la marge continentale consécutif à une montée du niveau marin
Asthénosphère : Niveau non rigide capable de fluer en supportant la lithosphère qui flotte sur lui.
Arc volcanique : Alignement généralement convexe de volcans situé au-dessus d'une zone de subduction. Le volcanisme, souvent andésitique, résulte de la fusion partielle de la plaque plongeante et des sédiments entraînés en profondeur.
Bassin marginal : ou bassin d'arrière arc de nature océanique ouvert entre un arc volcanique insulaire et le continent.
Bassin flexural d'avant pays : Bassin formé par enfoncement de la plaque chevauchée supportant le poids de la plaque chevauchante.
Boninite : Andésite très magnésienne à olivine et orthopyroxène résultant d'un fort taux de fusion partielle du manteau en contexte supra-subduction.
Collision : Convergence de deux masses continentales ou d'un arc volcanique et d'une masse continentale s'accompagnant de déformations très importantes.
Cumulats : Roche magmatique litée grenue (pyroxénite, gabbros) formée lors de la cristallisation fractionnée par accumulation gravitaire de cristaux denses automorphes (cumulus) cimentés par d'autres minéraux interstitiels (inter-cumulus).
Endoréïque : Bassin fermé n'ayant pas d'écoulement des eaux et d'exutoire vers une mer ouverte.
Eustatique : Résultant d'un changement d'ensemble du niveau de la mer (climat, expansion globale).
Expansion : Augmentation de la surface du fond des océans par apport de matériaux profonds au niveau de dorsale océaniques.
Exhumation : Processus par lequel des roches de profondeur affleurent à la surface, suite à l'érosion et/ou des mouvements tectoniques.
Flysch : Formation détritique terrigène composée d'un empilement de turbidites déposées dans une zone de convergence, au niveau de la fosse de subduction, et accrété dans le prisme d'accrétion au front de la plaque chevauchante.
Gondwana : Super-continent (incluant l'Australie) existant au Permo-Trias, morcelé par la suite.
Karstique : Ensemble des phénomènes dus à la dissolution des roches par les eaux météoritiques et créant des cavités et des réseaux souterrains..
Lithosphère : Couche rigide, résistante à la déformation découpée en plaques mobiles.
Marge active : Région immergée de la bordure d'un continent faisant raccord avec les fonds océaniques ou la croûte océanique d'une plaque chevauchée s'enfonce par subduction sous la croûte continentale d'une plaque chevauchante.
Marge passive : Région immergée de la bordure d'un continent faisant raccord avec les fonds océaniques de la même plaque.
Obduction : Chevauchement d'une portion de croûte océanique (sous forme d'ophiolites) sur une zone de croûte continentale, soit l'inverse de la subduction.
OIB - Oceanic Island Basalts : îles océaniques ou monts sous-marins généralement alignés, dont la formation est attribuée à l'activité d'un point chaud fixe à la base du manteau terrestre.
Olistolithe : Bloc de taille métrique à kilométrique dans un olistostrome.
Olistostrome : Accumulation chaotique de terrains (olistolithes) au front d'un prisme d'accrétion par suite de glissements gravitaires.
Ophiolites : Ensembles de roches magmatiques stratifiées ultrabasiques (péridotites) et basiques (cumulats gabbroïques, basaltes) correspondant à d'anciennes portions de manteau et de croûte océanique charriés sur de la croûte continentale.
Point chaud : Zone de formation de magma située au sein du manteau à partir de laquelle s'élève un panache se traduisant à la surface de la terre par des manifestations volcaniques. Les points chauds peu mobiles mais de longue durée laissent leur empreinte au droit de la plaque sus-jacente sous forme d'alignements matérialisant le vecteur de déplacement de celle-ci.
Prisme d'accrétion : Accumulation d'écailles tectoniques au front d'une plaque chevauchante, au point de convergence au niveau de la fosse de subduction.
Prograde : S'applique au métamorphisme lorsque la transformation correspond à une augmentation de pression et température.
Rétrograde : Antonyme de prograde.
Rhodolite : Encroutements concentriques plus ou moins sphériques d'algue rouge (rhodophycée) autour d'un noyau détritique.
Rift : Fossé d'effondrement limité par des bords surélevés en milieu continental associé à une activité volcanique forte, pouvant évoluer en ouverture océanique avec dorsale.
Subduction : Plongement d'une portion de lithosphère océanique sous une autre lithosphère, continentale ou océanique, au niveau d'une fosse océanique, le plan de subduction étant surmonté par un arc volcanique.
Turbidites : Couche de sédiments déposée en une seule fois par un courant de turbidité avec une organisation séquentielle typique.
Voussure avant-arc : Déformation convexe à grande longueur d'onde de la plaque chevauchée induite par le poids de la plaque chevauchante.
Wildflysch : Flysch chaotique à blocs et olistolithes.
Zone de convergence : Les plaques composants la lithosphère sont animées de mouvements relatifs de trois types. Les mouvements de divergence traduisent un éloignement de deux plaques l'une par rapport à l'autre formant un rift puis une dorsale océanique. Les mouvements de convergence traduisent le rapprochement des deux plaques avec subduction et formation d'un arc volcanique. Le contact peut se faire enfin par simple coulissage.
Afin de partager son expérience de géologue émérite, Pierre Maurizot a initié et animé un travail collectif de synthèse de la géologie calédonienne : New Caledonia: Geology, Geodynamic Evolution and Mineral Resources. Le mémoire est sur le point d’être publié par la Société Géologique de Londres. Chacun des chapitres a été soumis à la revue des pairs.
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