Évolution tectonique de la limite de plaque Nord Caribéenne

Les limites de plaques sont le lieu d’intenses mouvements tectoniques. Dans le cas des limites de plaques convergentes, le contexte tectonique est le plus souvent dominé par des mouvements relatifs obliques, généralement accommodé par des failles décrochantes. C’est notamment ce qui se passe au niveau de la limite entre les plaques Caraïbes et Amérique du Nord. Une nouvelle étude s’est intéressée à l’évolution tectono-sédimentaire de cette zone dans le but de contraindre les mouvements le long de la zone de faille Septentrional-Oriente.

Une limite de plaque marquée par des mouvements obliques

Dans la région des Caraïbes, la plaque caribéenne se déplace vers l’est par rapport à la plaque nord-américaine. Cependant, ce mouvement est ralenti par sa rencontre avec les bancs des Bahamas, un ensemble de plateformes carbonatées situé au nord de l’île d’Hispaniola, au cœur des Grandes Antilles. Cette zone est marquée par une importante obliquité entre les deux plaques, dont le mouvement relatif est en partie accommodé par un important système de failles décrochantes, sismiquement actives, connues sous le nom de zone de Faille Septentrional-Oriente (SOFZ).

Cette grande zone de faille forme l’actuelle limite de plaque et s’étend d’est en ouest en courant le long des côtes cubaine et d’Hispaniola. Elle contrôle largement les mouvements tectoniques de la région. Pourtant, on en sait peu sur son initiation et sur son fonctionnement au cours du temps.

Alana Oliveira de Sá et ses collègues de l’ISTeP se sont donc intéressés au schéma sédimentaire et structural des segments actifs de la SOFZ au niveau de la zone de contact entre la plaque Nord-Américaine et la partie nord de la plaque Caribéenne. L’étude s’est focalisée dans un détroit nommé Windward Passage séparant l’extrémité est de Cuba de la partie nord-ouest de la péninsule d’Hispaniola.

Le but de l’étude, publiée dans Tectonics, a été de comprendre l’évolution tectonique qui a mené au développement du Windward Passage. L’étude se base sur des données de bathymétrie haute résolution et sur plus de 3 000 km de profiles de réflexion sismique acquises durant la campagne HAITI-SIS 1-2 en 2012 et 2013.

Différents types de déformation et une évolution polyphasée

L’interprétation des données sismiques a permis d’établir une carte structurale précise de la SOFZ et démontre toute la complexité de la zone. Les résultats révèlent notamment que la zone a été affectée par plusieurs phases de déformation. La phase de déformation prédominante semble être associée à un mouvement de compression, mais l’épaisse couverture sédimentaire suggère également une déformation extensive surimprimée actuellement par une déformation transpressive. Tout cela indique une évolution polyphasée ayant démarrée à l’Éocène.

L’étude tectono-sédimentaire du Windward Passage apporte ainsi des contraintes concernant l’évolution diachrone de la limite de plaque nord-caribéenne. Cette région aurait enregistré au moins 4 événements tectoniques en lien avec la collision oblique entre la plaque Caraïbe et les bancs des Bahamas. Dans ce contexte, le premier évènement tectonique correspond à la période de collision entre Cuba et l’arc d’Hispaniola durant l’Éocène. La couverture sédimentaire d’un ancien bassin d’avant-arc a ainsi été graduellement soulevée, enregistrant la formation de petits bassins au sommet du prisme d’accrétion. Le second événement tectonique correspond à une période de transition entre des mouvements principalement compressifs et transverses. Cette période est d’ailleurs marquée par une importante réorganisation des plaques qui correspond à un bref événement extensif à la fin de l’Oligocène et à l’initiation de la zone de faille Oriente, qui marque désormais la limite de plaques. Les deux derniers événements tectoniques sont caractérisés par de la déformation compressive puis transpressive. Ils reflètent la progression de la collision entre les bancs des Bahamas et Hispaniola, au milieu du Miocène, mais également le mouvement de la plaque Caribéenne relativement à la plaque nord-américaine, du Pliocène jusqu’à l’actuel. Ces mouvements auraient engendré un déplacement d’environ 80 km le long de la SOFZ.

Ces résultats apportent d’importantes contraintes sur la tectonique régionale et en particulier sur la migration vers le sud-est de la SOFZ.

Résumé rédigé par Morgane Gillard.

Pour en savoir plus : Oliveira de Sá, A., d’Acremont, E., Leroy, S., & Lafuerza, S. (2021). Polyphase deformation and strain migration on the Septentrional-Oriente Fault Zone in the Windward Passage, northern Caribbean plate boundary. Tectonics, 40, e2021TC006802 ou encore sur HAL, archives-ouvertes.