Etude géochronologique, aspects géomorphologiques et géochimiques du volcanisme de l’ile de Basse-Terre (Guadeloupe), et datation des structures d’effondrement de flanc majeures de l’Arc des Petites Antilles

devant le jury: P.-Y. GILLOT ................... Examinateur E. KAMINSKY .................... Rapporteur N. METRICH . ................... Examinateur B. van WYK de VRIES ............ Rapporteur V. COURTILLOT .................. Examinateur X. QUIDELLEUR .................. Directeur de thèse Résumé: L'utilisation de la technique K-Ar Cassignol-Gillot nous a permis de définir les limites temporelles du volcanisme effusif sub-aérien de l'île de Basse-Terre (Guadeloupe) et de préciser les périodes d'activité des quatre principaux massifs constituant l'île, jusque-là mal contraintes. Le Complexe Basal [2,79 ± 0,04 - 2,68 ± 0,04 Ma], la Chaîne Septentrionale [1,81 ± 0,03 - 1,15 ± 0,02 Ma], la Chaîne Axiale [1023 ± 25 - 435 ± 8 ka] et le complexe récent de la Grande-Découverte [205 ± 28- actuel] illustrent la migration du volcanisme à Basse-Terre suivant une direction principale Nord-Sud et une vitesse moyenne de l'ordre de 20 km/Ma, et ce depuis 3 Ma. Nous proposons que les principales directions d'extraction des magmas soient contrôlées par les systèmes de graben E-W et failles normales en échelon NW-SE affectant l'archipel de la Guadeloupe. Les taux d'extrusion, calculés sur la base d'observations et de modélisations morphologiques sont compris entre 1,4.10-5 (Complexe Basal) et 4,5.10-4 km3/yr (Chaîne Axiale). Les principales périodes d'activité du complexe le plus récent de l'île ont été déterminées. En particulier, pour la première fois des âges K-Ar ont été obtenus pour le complexe de Trois-Rivières - Madeleine, situé au sud du volcan de la Grande-Découverte. Contraint entre 87 ± 5 ka et l'actuel, nous démontrons que les diverses phases d'activité effusive de ce complexe sont contemporaines de celles du volcan de la Grande-Découverte. Les coulées de Trois-Rivières (87 ± 5 ka) puis la mise en place de l'alignement E-W du dôme de la Madeleine et des coulées du Palmiste entre 70 et 45 ka permettent de dater une phase de propagation du rift de Marie-Galante. La reconnaissance et la datation de coulées jeunes < 10 ka dans l'environnement du dôme de la Madeleine permettent d'étendre la zone d'activité volcanique actuelle à l'extrémité sud de l'île. De fait, ceci nous conduit à considérer l'aléa volcanique dans une zone qui n'est plus restreinte uniquement au dôme de la Soufrière et à son voisinage immédiat, mais à l'étendre jusqu'au sud de l'île dans la zone du massif de La Madeleine - Trois-Rivières. Enfin, des phénomènes d'effondrements de flancs majeurs ont pu être datés sur les îles de Basse-Terre (640 et 550 ka), La Dominique (100 ka), Martinique (330 ka) et Sainte-Lucie (100 ka), et nous proposons une relation causale entre la récurrence de ces phénomènes catastrophiques et les changements climatiques globaux. Abstract The use of the K-Ar Cassignol-Gillot technique enabled us to define the temporal bounds of the sub-aerial effusive volcanism in Basse-Terre (Guadeloupe), and to constrain the active periods of the four main massifs that make the island, which were poorly defined so far. The Basal Complex [2.79 ± 0.04 - 2.68 ± 0.04 Ma], the Septentrional Chain [1.81 ± 0.03 - 1.15 ± 0.02 Ma], the Axial Chain [1023 ± 25- 435 ± 8 ka] and the most recent volcanic complex of Grande-Découverte [205 ± 28 - actuel] illustrate the southwards migration of volcanism through time in Basse-Terre since 3 Ma, along a main N-S direction, at a rate of roughly 20 km/Myr. We propose magma extraction to be linked to the E-W striking graben and en-échelon normal fault systems that affect the Guadeloupe archipelago. Extrusion rates, on the basis of morphological observations and modeling spread from 1.4 10-5 (Basal Complex) to 4.5 10-4 km3/yr (Axial Chain). The main building stages of the most recent complex in Basse-Terre have been determined. The Trois Rivières-Madeleine Complex, located South of the Grande-Découverte Volcano has been constrained between 87 ± 5 ka and present time. For the first time K-Ar ages are provided for this area. These show that the various stages of effusive activity are contemporaneous with the Grande-Découverte volcano ones. The Trois-Rivières lava flows (87 ± 5 ka) and the subsequent emplacement of the E-W alignment of La Madeleine dome and Le Palmiste lava flow, between 70 and 45 ka, constrain the age of a Marie-Galante rift propagation phase. Recognition and dating of lava flows younger than 10 ka in the surroundings of the La Madeleine dome lead to extend the present time volcanic activity up to the extreme south of the island, hence to consider volcanic hazards in a larger zone spreading from La Soufrière area up to the La Madeleine -Trois Rivières volcanic complex. Finally, dating of major flank-collapse events in Basse-Terre (640 and 550 ka), Dominica (100 ka), Martinique (330 ka) and St. Lucia (100 ka) have been realized and we propose in this work a causal link between the recurrence of such catastrophic events and global climate changes.