Chronologie éruptive de l’arc intermédiaire et du volcanisme de Trois Ilets

 À la fin de la l’Aquitanien, l’arrivée au front de subduction de rides asismiques modifie les paramètres de la subduction (ralentissement et aplatissement du slab), et le rapprochement des plaques Amérique du Nord et Amérique du Sud prend la Plaque Caraïbe en étau. Une importante fissuration du substratum au centre de l’arc permet le développement d’essaims de dykes orientés NW-SE et le fonctionnement d’un arc insulaire intermédiaire dont les dépôts sont uniquement reconnus en Martinique, alors que dans la moitié nord l’activité volcanique cesse complètement de 20 à 7 Ma (Briden et al., 1979). Ainsi, la chaîne sous-marine Vauclin-Pitault et le Sud-Ouest martiniquais se sont édifiés au cours du Miocène, entre 17 et 6.5 Ma (Westercamp et al., 1989). Ces terrains du Miocène affleurent seulement en Martinique où ils ne sont pas recouverts par les dépôts ultérieurs. Peu d’âges radiogéniques fiables existent dans cette région, dont l’activité est néanmoins bien contrainte dans le temps grâce à l’intercalation des unités volcaniques avec des dépôts sédimentaires (Andreieff et al., 1988). D’autre part, alors que l’ensemble de l’arc est affecté par un arrêt du volcanisme au cours du Miocène et par le saut du front volcanique depuis l’arc ancien vers l’arc récent (50 km maximum), aucune étude n’a déterminé les taux de migration du front volcanique pour cette période. Dès la fin du Pliocène, le front volcanique de l’arc récent est définitivement installé le long de sa position actuelle. Dans le sud-ouest de la Martinique, le volcanisme de Trois Ilets est fortement dépendant de la tectonique locale. En effet, des petits volcans monogéniques s’alignent le long de failles formées par la tectonique parallèle à l’arc. Cependant, le peu d’âges disponibles sur ces formations volcaniques ne permet pas de contraindre l’activité de ces volcano-tectoniques

La chaîne sous-marine Vauclin-Pitault 

Pendant plusieurs millions d’années, une grande chaîne sous-marine orientée NW-SE s’édifie au cours de 5 phases distinctes sur la retombée occidentale de l’arc ancien, depuis le Marin au sud, jusqu’à Sainte Marie au nord (Westercamp et al., 1989). Ces cinq phases volcaniques sont entrecoupées de phases de sédimentation qui ont permis de contraindre dans le temps leurs périodes d’activité respectives (Figure IV-1). La première phase a lieu dans la région du Robert et du François, avec la mise en place de hyaloclastites, lahars sous-marins et coulées de lave, le tout entrecoupé de dykes et intrusions dacitiques orientés NW-SE en réponse à une tectonique extensive NE-SW (Figure IV-1). Cette phase est encadrée par les dépôts sédimentaires, et 3 âges K-Ar (sur roche totale) ont permis de contraindre son activité entre 17 et 16 Ma (Westercamp et al., 1989). La deuxième phase d’activité se caractérise par l’activité effusive de Sainte Marie au Lamentin vers 15 Ma. Entre 14 et 10 Ma, le complexe le plus important de hyaloclastites et coulées sous marines de la chaîne se met en place dans les secteurs Vauclin-Pitault et Trinité – Fort de France (Westercamp et al., 1989). La phase de sédimentation qui clôt la troisième phase éruptive est accompagnée d’un soulèvement généralisé de la moitié sud de la chaîne, permettant des effusions en milieu aérien au sud (Rivière Pilote, Sainte Luce) alors que la moitié nord de la chaîne est encore subaérienne. La quatrième phase volcanique, qui se met en place sur les reliefs occidentaux de la chaîne entre 11.5 et 10.5 Ma, se caractérise par un dynamisme effusif avec l’épanchement de coulées vers l’ouest jusqu’à l’extrémité actuelle des la presqu’île de Trois Ilets dont elles constituent le soubassement. L’activité, contrôlée là encore par une tectonique extensive NE-SW et la mise en place d’essaims de dykes de direction NW-SE, s’achève par l’édification de la montagne du Vauclin vers 9.8 Ma (Westercamp et al., 1989).

Volcanisme fissural du sud et du sud-ouest martiniquais

 L’activité se déplace progressivement vers l’ouest où ont lieu des éruptions effusives le long d’un axe Ducos-Rivière Pilote (9 Ma), puis le long d’un axe Rivière Salée-Sainte Luce, où l’activité débute avec deux éruptions phréatomagmatiques et se termine de manière effusive (8.4 Ma). Enfin, les éruptions se concentrent au niveau du morne Pavillon, avec à nouveau le passage d’un dynamisme phréatomagmatique à effusif (Figure IV-1). 

Volcanisme à Grenat de Gros Ilet

 Le dôme de Gros Ilet se met en place vers 6.5Ma (Westercamp et al., 1989). Il s’agit d’une dacite à 64.5% de SiO2, à minéralogie particulière caractérisée par la présence de phénocristaux de grenat almandin. C’est une roche très porphyrique (Westercamp, 1976), avec 55% de phénocristaux de taille comprise entre 1 mm et 1 cm (32 % de plagioclase, 17% de quartz, 5% de biotite, 2 % de hornblende) emballés dans une pâte microgrenue (44% plagioclase, labrador, quartz et biotite), et marquée par la présence de minéraux accessoires particuliers (1% de grenat, 1% d’opaques, sphène, zircon et apatite). La phase de Gros Ilet traduit un ralentissement de l’activité volcanique et annonce une période de récession complète du volcanisme en Martinique, qui permet la sédimentation de calcaires (tuffites azoïques) de se déposer sur les produits volcaniques les plus récents, dans le secteur de Ste Marie et de Fort de France (Westercamp et al., 1989). Cette phase semble marquer la fin de l’activité de l’arc intermédiaire. 

Volcanisme Plio-Pléistocène de la presqu’ile des trois ilets 

Après une période de repos de quelques millions d’années, l’activité reprend sur le flanc septentrional de la chaîne, avec la première phase d’activité du Morne Jacob (voir chapitres I, II et V). Puis, vers 3 Ma, le volcanisme s’exprime à nouveau dans le sud, au niveau de la presqu’île de Trois Ilets. Toute une série de volcans monogéniques va s’édifier, caractérisée par la diversité des dynamismes et des faciès pétrographiques et minéralogiques (Figure IV-1). L’activité est tout d’abord explosive avec l’émission des coulées pyroclastiques de Galocha puis des coulées ponceuses de la Dizac. Il se trouve que ces laves possèdent encore des traces de grenat almandin, et le cratère d’émission (Morne Yoyo) est situé sur le même accident tectonique que le dôme de Gros Ilet (Figure IV-5). Le dynamisme devient ensuite effusif avec l’éruption des mornes Clochette, Macabou, Réduit et des Roches Genty entre 3 et 2.3 Ma (Westercamp et al., 1989). Un rejeu de la tectonique transverse NE-SW provoque l’émission des laves basaltiques du morne La Plaine, à cheval entre les coulées du morne Pavillon et du morne Bigot. Finalement, le volcanisme le plus récent de la presqu’île de Trois Ilets (1.72 – 0.97 Ma, Westercamp et al., 1989) est sous le contrôle tectonique d’un axe fissural majeur de direction NW-SE, le long duquel s’alignent quatre appareils aux dynamismes éruptifs et à la pétrographie très différente (Gourgaud, 1985). Il s’agit, du nord au sud, du cône strombolien de la pointe Burgos et sa coulée de basalte aux xénocristaux de quartz; du pipe du morne Jacqueline ; du petit stratovolcan du morne Larcher, et du dôme andésitique du Rocher du Diamant. Les âges présentés dans la carte géologique ont été obtenus au cours de différentes études (Bellon et al., 1974; Andreieff et al., 1976; Nagle et al., 1976; Briden et al., 1979), mais certains âges incohérents avec la stratigraphie ont été recalculés et/ou rejetés par les auteurs eux-mêmes (Westercamp et al., 1989). Face à l’inconsistance de certains âges et leur incertitude élevée (jusqu’à 40 %), il était nécessaire de dater de nouvelles formations sur l’ensemble de la chaîne.