Évolution spatio-temporelle du volcanisme de Basse-Terre (Guadeloupe, Petites Antilles) revisitée à partir de nouvelles données géochronologiques, géochimiques et géomorphologiques

Space and time evolution of volcanism within Basse-Terre Island (Guadeloupe, F.W.I.) reinterpreted from new geochronology, geochemistry and geomorphology data

• Auteur / Autrice : Julia Ricci
• Direction : Xavier Quidelleur
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'Univers
• Date : Soutenance le 31/10/2014
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Modélisation et Instrumentation en Physique, Energie, Géosciences et Environnement (Orsay, Essonne ; 2010-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Géosciences Paris-Saclay (Orsay, Essonne ; 2004-....)
• Jury : Président / Présidente : Giuseppe Siani
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier Quidelleur, Giuseppe Siani, Georges Boudon, Andrew Calvert, Matthieu Kervyn, Pierre Lahitte
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Georges Boudon, Andrew Calvert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Géomorphologie

Géochronologie

Volcanologie

Mots clés libres

Basse-Terre

Évolution volcanique

Géochronologie

Géomorphologie

Geochimie

Basse-Terre

Volcanic evolution

Geochronology

Geomorphology

Geochemistry

Résumé

Lors de cette étude, 47 nouveaux âges ont été obtenus par la technique Cassignol-Gillot, complétant à 128 âges le nombre de données disponibles sur l'île de Basse-Terre. La très bonne reproductibilité des âges obtenus dans cette étude, et la cohérence de ces derniers sur l'ensemble des massifs, appuie l'utilisation de la méthode K-Ar pour la datation des laves des Petites Antilles. Les données géochronologiques ont été associés à des analyses géochimiques et géomorphologiques dans le but de contraindre l'évolution spatio-temporelle du volcanisme de Basse-Terre, mais également d'apporter de nouvelles contraintes sur les taux de construction et d'érosion en contexte tropical.Le volcanisme récent de Basse-Terre, i.e. inférieur à 1 Ma, se concentre dans la moitié sud de l'île. Composée de trois massifs volcaniques (Piton de Bouillante, Sud Chaîne Axiale et le Complexe Volcanique de Grande-Découverte), son activité a débuté au nord-ouest par la mise en place du Piton de Bouillante entre 906 ± 13 et 712 ± 12 ka, avec un taux de construction de 0.7 ± 0.2 km3/kyr. Les nouvelles données obtenues lors de cette étude montrent qu'aucun effondrement de flanc majeur n'a affecté cet édifice. L'activité volcanique a ensuite rapidement migrée vers le sud-est pour former entre 681 ± 12 et 509 ± 10 ka les volcans de Moustique, Matéliane, Capesterre et Icaque, qui constitue le massif Sud Chaine Axiale. La contemporanéité des âges obtenus sur l'ensemble des édifices, et le taux de construction calculé à 0.5 km 3/kyr, appuient la mise en place du sud de la Chaine Axiale par un unique massif volcanique, contredisant les hypothèses d'effondrement de flanc précédemment proposées. L'homogénéité géochimique observée sur l'ensemble du massif supporte l'hypothèse d'un seul édifice. Entre 500 et 450 ka, le flanc ouest du massif Sud Chaîne Axial a été affecté par un slump actuellement matérialisé par le volcan d'Icaque. La dépression formée a permis la mise en place du volcan du Sans-Toucher entre 451 ± 13 et 412 ± 8 ka. Entre 400 et 200 ka, très peu d'activité effusive a pu être mise en évidence. Depuis 200 ka, l'activité volcanique se concentre dans le sud de l'île, avec la mise en place du Complexe Volcanique de la Grande-Découverte, par une succession de phases de construction et de destruction. La dernière activité volcanique a permis la construction du dôme actuel de La Soufrière. Les investigations géomorphologiques nous ont également permis de contraindre les taux d'érosion ayant affecté l'île de Basse-Terre. Ainsi, le Piton de Bouillant subit une érosion de 1 250 ± 700 t/km'/an depuis 700 ka. Pour les volcans du Sans-Toucher, et des Monts-Caraïbes, nous avons obtenus un taux d'érosion similaire, respectivement de 940 ± 380 et 610± 550 t/km2/an. Malgré une localisation et une morphologie initiale différentes, la similarité des taux d'érosion obtenus pour les volcans de Basse-Terre met en évidence l'absence d'un effet barrière sur l'érosion à long terme, pourtant majeur à plus courte échelle de temps.

In this study, forty-seven new ages have been obtained by the Cassignol-Gillot technique, increasing to 128, the geochronological database available for the Basse-Terre Island. The very good reproducibility of the ages obtained in this study, added to a strickly consistency observed between the volcanic edifices, support the use of the K-Ar method in the dating of the Lesser Antilles lavas. This new geochronological dataset has been combined with geochemical and geomorphological analyses in order to constrain the volcanic history of Southern Basse-Terre Island as well as to compute construction and erosion rates.Southern part of Basse-Terre hosts the recent volcanic activity since the last 1 Myr. Composed by three volcanic massifs (Piton de Bouillante, Southern Axial Chain and the Grande-Découverte Volcanic Complex), its activity has begun in the northwest part by the construction of the Piton de Bouillante between 906 ± 13 and 712 ± 12 ka, with a construction rate of 0.7 ± 0.2 km3/kyr. Our new data show that no major flank collapse have affected this volcano. Then, volcanic activity has migrated to the southeast, constructing between 681 ± 12 and 509 ± 10 ka the Southern Axial Chain massif, composed by Moustique, Matéliane, Capesterre and Icaque volcanoes. The contemporaneity of the ages for the whole massif together with the construction rate computed at 0.5 km3/kyr suggest the formation of the southern Axial Chain by a unique volcanic edifice, which did not experienced major flank collapses as previously proposed. The geochemical homogeneity observed throughout the massif supports this single volcano hypothesis. Between 500 and 450 ka, a slump has affected the western part of the Southern Axial Chain and forming the Icaque volcano. The resulting depression has allowed the construction of the Sans-Toucher volcano from 451 ± 13 to 412 ± 8 ka. After the construction of the Sans-Toucher volcano, only few evidences for an effusive activity occurring between 400 and 200 ka can be found. Since 200 ka, volcanic activity is present in the southern part with the construction of the Grande-Découverte Volcanic complex (GDVC), alternating constructive and destructive phase. The last volcanic activity formed the 1530 AD La Soufrière dome. Geomorphological investigations have also allowed us to constrain the erosion rates having affected Basse-Terre Island. Thus, Piton de Bouillante volcano have suffered of an erosion rate of 1,250 ± 700 t/km²/yr since 700 ka. We have obtained for the Sans-Toucher and Monts-Caraïbes volcanoes similar rates of 940 ± 380 and 610 ± 550 t/km²/yr, respectively. Despite a different location and different initial morphology, the similarity erosion rates observed for each massif suggest that the barrier effect does not significantly affect the long-term erosion budget while it plays a major role at much shorter time-scale.