Description complète

Les zones de subduction sont un lieu majeur de localisation du volcanisme calco-alcalin différencié, souvent hydraté et très explosif. Ce sont aussi le siège d’importants transferts de fluides qui percolent la marge chevauchante du système de subduction. Ces fluides sont à l’origine d’altérations hydrothermales et de transformations métamorphiques (métamorphisme d’arc de type Haute- Température/basse-Pression) qui affectent les séries et les édifices volcaniques de la marge active. En liaison avec les transferts de fluides et de matière qui s’y déroulent, les zones de subduction sont un lieu privilégié de transfert de chaleur à l’origine d’une forte anomalie du flux thermique. Ces zones représentent donc un important potentiel géothermal. C’est le cas de la zone de subduction des Petites Antilles qui fait l’objet du sujet de thèse proposé.

Les données les plus récentes acquises sur la province volcanique de Guadeloupe (Basse-Terre, Les Saintes) montrent un lien fort entre tectonique, hydrothermalisme et localisation des systèmes géothermaux comme le montrent les études réalisées sur le seul système actif actuellement (système hydrothermal de nature épithermale de Soufrière/Bouillante daté à 250 ka).

Par ailleurs, à l’échelle de l’archipel de Guadeloupe (Désirade, Marie-Galante, Les Saintes, Basse- Terre, Grande-Terre), de nombreuses structures tectoniques auparavant considérées comme des structures actives actuelles, sont majoritairement d’anciennes structures héritées. L’héritage structural joue alors un rôle important sur le champ de déformation actuel et sur les processus de transferts des fluides hydrothermaux qui ont percolé et percolent encore aujourd’hui la plaque supérieure du système de subduction. En parallèle des paléo-champs hydrothermaux, métamorphisés dans le faciès des Schistes Verts, ont été identifiés, en particulier sur Les Saintes où les paléo-circulations des fluides sont guidées par des structures superposées actives depuis au moins 2 Ma. Ces systèmes fossiles sont une opportunité exceptionnelle pour caractériser (1) les processus et les vitesses des transferts des fluides hydrothermaux dans les zones de subduction, (2) les structures tectoniques induites par les processus de dissolution/cristallisation et les paragenèses métamorphiques associées et donc de pouvoir proposer des analogues, susceptibles d’être modélisés, aux systèmes géothermaux actuels. C’est l’étude de ces systèmes paléo-géothermaux qui est proposée dans le cadre cette thèse.

Dans le cadre de la thèse devront être réalisés :

• Des études structurales des principales zones hydrothermalisées de la Basse-Terre de Guadeloupe et en particulier : Les Saintes, Vieux-Habitants, Le col des Mamelles, le Complexe Basal de la Basse Terre (Deshaies, Sainte-Rose). Il s’agira de préciser les contextes tectoniques et cinématiques qui contrôlent les transferts des fluides hydrothermaux et les transformations métamorphiques associées.
• Sur chaque zone cible, des analyses géochimiques, minéralogiques et pétrologiques des lithologies affectées par l’hydrothermalisme et le métamorphisme d’arc. Les principaux faciès métamorphiques et hydrothermaux seront échantillonnés dans le but de déterminer le type d’altération hydrothermale et la nature des paragenèses métamorphiques. Un effort particulier sera porté sur les relations cristallisations/déformations (ductile et fragile) et la naissance de structures schisteuses en contexte volcanique hydrothermal.
• Sur les sites les plus favorables, des analyses quantitatives des paramètres intensifs (P et T) de l’hydrothermalisme seront menées, couplées à une caractérisation des fluides hydrothermaux.
• Un échantillonnage systématique des paragenèses favorables aux méthodes de datations des phases hydrothermales par la méthode 40Ar/39Ar afin d’acquérir des données temporelles sur la durées des processus hydrothermaux.

Au-delà du système géothermal de Guadeloupe, une extension des études est possible sur des contextes similaires.

Les différents types de données obtenues devront être combinés dans un modèle général de fonctionnement des systèmes hydrothermaux fossiles permettant de proposer des analogues aux systèmes géothermaux actifs et de tester le potentiel géothermique des petites Antilles.

Références Bibliographiques :

Bird D.K., Schiffman P., Elders W.A., Williams A.E., McDowell S.D., 1984, Calc-silicate mineralization in active geothermal systems, Economic Geology, 79, 671-695.

Bird D.K. & Spieler A.R., 2004, Epidote in geothermal system, Review in Mineralogy and Geochemistry, 56, 235-300.

Bouysse, P., Westercamp, D., 1990, Subduction of Atlantic aseismic ridges and late Cenozoic evolution of the Lesser Antilles island arc, Tectonophysics, 175, Issue 4, 349-380.

Boudon, G., Semet, M.P., Vincent, P.M., 1989, The Evolution of la Grande Découverte (la Soufrière) volcano, Guadeloupe (F.W.I.), in: J. Latter (Ed.), Volcanic Hazards: Assessment and Monitoring. IAVCEI Proceedings in Volcanology, Berlin, 1989, pp. 86–109.

Bouchot, V., Sanjuan, B., Traineau, H., Guillou-Frottier, L., Thinon, I., Baltassat, J.M., Fabriol, H., Bourgeois, B., Lasne, E, 2010. Assessment of the Bouillante geothermal field (Guadeloupe, French West Indies): toward a conceptual model of the high temperature geothermal system, in WGC-2010 – World Geothermal Congress – Bali – Indonesia – 25-30/04/2010.

Calcagno, P., Bouchot, V., Thinon, I., Bourgine, B., 2012, A new 3D fault model of the Bouillante geothermal province combining onshore and offshore structural knowledge (French West Indies), Tectonophysics, 526–529,185–195.

Corsini, M., Lardeaux, J.M., Verati, C., Voitus, E. & Balagne, M., 2011, Discovery of Lower Cretaceous synmetamorphic thrust tectonics in French Lesser Antilles (La Désirade Island, Guadeloupe): Implications for Caribbean geodynamics, Tectonics, 30, TC4005.

Feuillet N., Manighetti, I., Tapponnier, P., 2002, Arc parallel extension and localization of volcanic complexes in Guadeloupe, Lesser Antilles. Journal of Geophysical Research, 107, B12, 2331.

Jacques D., Maury R.C., & Bellon H. (1984). РG̩ologie et g̩ochronologie des ̨les des Saintes, Guadeloupe. C. R. Acad. Sci. Paris, serie II, 299, 11, 721-726.

Lardeaux J-M., Munch P., Corsini M., Cornee J-J., Verati C., Leticee J-L., Lebrun J-F., Fietzke J., Mazabraud Y. & Randrianasolo A. (2013), La Désirade Island (Guadeloupe, French West Indies): a key target for deciphering the role of reactivated tectonic structures in Lesser Antilles arc building, in: Lebrun, J.-F., Marcaillou, B. (Eds.), Bulletin de la Société Géologique de France, Special Issue – « Caribbean Geosciences », v. 184, p. 21-34.

Mathieu L., Van Wyk De Vries B., Mannessiez N., Mazzoni N., Savry C. & Troll V.R. (2013) – The structure and morphology of the Basse Terre Island, Lesser Antilles volcanic arc, Bulletin of Volcanology, 75, 700.

Munch P., Cornee J-J., Lebrun J-F., Quillevere F., Verati C., Melinte-Dobrinescu M., Demory F., Smith B., Jourdan F., Lardeaux J-M., De Min L., Leticee J-L. & Randrianasolo A. (2014) – Pliocene to Pleistocene vertical movements in the forearc of the Lesser Antilles subduction: insights from chronostratigraphy of shallow-water carbonate platforms (Guadeloupe archipelago), Journal of the Geological Society, London, 171, 329–341.

Patrier P., Bruzac S., Pays R., Beaufort D., Bouchot V. & Verati C. (2013) – Occurrence of K-feldsparbearing hydrothermal breccias in the Bouillante geothermal field (Basse Terre – Guadeloupe), in: Lebrun, J.-F., Marcaillou, B. (Eds.), Bulletin de la Société Géologique de France, Special Issue – « Caribbean Geosciences », 184, 119-128.

Thinon I., Guennoc P., Bitri A. & Truffert C. (2010) РStudy of the Bouillante Bay (West Basse-Terre Island shelf): contribution of geophysical surveys to the understanding of the structural context of Guadeloupe (French West Indies РLesser Antilles), Bull. Soc. g̩ol. Fr., 181, Issue 1, 51-65.

C. Verati, P. Patrier-Mas, J.M. Lardeaux and V. Bouchot, 2014, Timing of geothermal activity in an active island-arc volcanic setting: preliminary 40Ar/39Ar data from Bouillante geothermal field (Guadeloupe, French West Indies), from Jourdan, F., Mark, D. F. & Verati, C. (eds), Advances in 40Ar/39Ar Dating: from Archaeology to Planetary Sciences. Geological Society, London, Special Publications, 378, 285-295.

Verati C., Mazabraud Y., Lardeaux J-M., Corsini M., Schneider D., Voitus E., Zami F., 2016, Tectonic evolution of Les Saintes archipelago (Guadeloupe, French West Indies): relation with the Lesser Antilles arc system, Bull. Soc. géol. Fr., in press.

Zami F., Quidelleur X., Ricci J., Lebrun J-F., & Samper A., (2014) – Initial sub-aerial volcanic activity along the central Lesser Antilles inner arc: New K–Ar ages from Les Saintes volcanoes, Journal of Volcanology and Geothermal Research, 287, 12–21.