Sismo-stratigraphie multi-échelles d'un bassin d'avant-arc : Le bassin de Marie-Galante, Petites Antilles

L’arc des Petites Antilles résulte de la lente subduction vers l'Ouest des plaques Nord et Sud-Américaines sous la plaque Caraïbes (2cm/an). A la latitude de l’archipel guadeloupéen et à ~150 km à l’Ouest du front de déformation, le bassin d'avant-arc de Marie-Galante forme un bassin perché, incliné vers la fosse et limité vers l’Est par un haut-fond, l’Eperon Karukéra. À cette latitude, le bassin de Marie-Galante domine le prisme d’accrétion de la Barbade et fait face à la ride de Tiburon qui balaye la zone du Nord au Sud depuis la fin du Miocène supérieur. Le remplissage sédimentaire du Bassin de Marie-Galante montre des déformations actives au moins depuis ~30 millions d’années. L’objectif du travail est de reconstituer l’évolution tectono-sédimentaire de ce bassin pour apporter de nouvelles contraintes sur la compréhension globale de la zone de subduction frontale des Petites Antilles. Ce travail s'appuie sur les données de bathymétrie multifaisceaux et de sismique réflexion multi-traces haute résolution acquises lors des campagnes du programme KaShallow. Cette base de données, complétée de profils sismiques plus basse résolution de campagnes antérieures, permet d’avoir une couverture pseudo 3D et à quatre échelles de résolution de l'ensemble du bassin. Un échantillonnage par ROV et carottage ciblé a fourni 40 prélèvements dans les principales unités sismiques. Les analyses pétrologiques et les datations biostratigraphiques autorisent des reconstitutions paléo-environnementales depuis le Paléogène supérieur jusqu’à Actuel. L’interprétation sismique multi-échelle montre un bassin sédimentaire atteignant ~4,5s temps double (~4500 à 5625 m) sur un substratum magmatique pré-structuré. Ce bassin est composé de 5 grands ensembles sédimentaires (E-1, E1, E2, E3 et E4) subdivisés en 13 unités limitées par 14 surfaces de discontinuités. L’organisation séquentielle des unités sismiques permet de mettre en évidence 10 séquences de dépôts de troisièmes ordres (S-1 à S9). Le calage biostratigraphique de l’ensemble des séquences permet de proposer une évolution tectono-sédimentaire du bassin de l’Éocène à l’Actuel. Ainsi, nous distinguons quatre systèmes de failles normales associées à trois phases d’extensions qui contrôlent l’évolution architecturale et sédimentaire du bassin. 1/ Un système N050±10°E hérité, actif dès le Paléogène supérieur, qui contrôle le basculement général du bassin vers le SSE. Il est responsable de la formation de l'escarpement de Désirade d’environ 4500 m de dénivelé. Cette première extension est interprétée comme résultant de la fragmentation de l'avant-arc en réponse à l'augmentation du rayon de courbure de la zone de subduction. 2/ Un système N130°-N150°E, structurant à l’échelle de l’Éperon Karukéra, qui contrôle la sédimentation dès le Miocène inférieur et marque une première phase d'extension transverse à l’arc. 3/ Un système N160°-N180°E qui segmente le Bassin de Marie-Galante en un sous-bassin à l'Ouest et l'Éperon Karukéra à l'Est. Cette seconde extension, globalement perpendiculaire à la marge, s'accompagne d’une subsidence et d'une inversion de la polarité du bassin en réponse à son basculement vers la fosse qui débute au cours du Miocène moyen et se poursuit actuellement à l'Est du bassin. Cette évolution à long terme de l'avant-arc, concomitante avec le recul de l'arc volcanique vers l’Ouest, est considérée comme résultant d’une érosion basale de la plaque supérieure. 4/ Un système N090±10°E plus tardif est localisé au centre du bassin et qui contrôle le développement de plates-formes carbonatées néritiques sur certaines têtes de blocs, comme par exemple à Marie-Galante. Cette dernière extension, parallèle à l’arc, se manifeste dans le bassin à partir du Pliocène inférieur. Elle se superpose au régime d'extension perpendiculaire à l'avant-arc et est interprétée comme l'accommodation du partitionnement de la déformation en réponse à l’obliquité croissante du front subduction vers le Nord.