La campagne VESPA s'est attachée à préciser l'âge et la nature des volcans et du socle de la zone située entre les rides de Norfolk et des Loyauté, au SE de la Nouvelle-Calédonie. L'objectif était de définir l'origine et l'évolution de ces rides, pour comprendre leurs liens avec la zone de subduction de Tonga Kermadec.

Figure 1 : Navigation de la campagne VESPA (en blanc) et profils sismiques (en rouge). Les symboles correspondent aux échantillons dragués et répertoriés sur les figures suivantes (Rapport de campagne VESPA 2016; Agranier et al., in prep.).

3400 km de sismique rapide ont été acquis et 770 kg de roches échantillonnées (figure 1). La zone de fracture de Cook s'est confirmée comme un excellent affleurement des niveaux profonds où il a effectivement été possible d'échantillonner le socle de la Ride des Loyauté et de son homologue décalé par la Fracture de Cook, la Ride des Trois Rois, mais également celui du Bassin Sud Loyauté.

Les données VESPA démontrent que le socle des rides des Loyauté et des Trois Rois est principalement composé de laves calco-alkalines à shoshonitiques, à affinité d'arc (hexagones jaunes sur toutes les figures), mises en place à la fin de l'Oligocène début du Miocène (Figure 2, 3 & 4). Ce type de socle caractérise également tout le Bassin Sud Loyauté entre la LR et la Ride de Félicité (figure 1) (Agranier et al., in prep. ; Gans et al., in prep.).

Figure 2 : Diagrammes de compositions en Terres Rares normalisées (Agranier et al., in prep.).

Le socle de la Ride de Norfolk est recouvert d'une épaisse couverture sédimentaire et n'a pas été échantillonné. Cependant, des roches volcaniques ont été draguées à proximité de haut fonds alignés sur la ride. Contrairement à la chaine de monts sous-marins de la Ride de Lord Howe à l'Ouest, les volcans de la Ride de Norfolk ne sont pas de plus en plus jeunes vers le Sud comme on l'attend d'une chaine due à un point chaud. L'activité volcanique s'est étalée sur tout l'Oligocène, et les laves les plus jeunes sont de même âge et composition que celles caractérisant le socle de la Ride des Loyauté (Agranier et al., in prep. ; Gans et al., in prep.).

Figure 3 : Age des échantillons VESPA (Gans et al., in prep. ; Agranier et al., in prep.).

Ces informations sont régionalement très significatives. La Ride des Loyauté est beaucoup plus jeune que l'âge Crétacé à Eocène qui lui est généralement attribué dans la littérature. Les données indiquent d'autre part que la Ride des Loyauté et le Bassin Sud Loyauté correspondent à un seul et même ensemble (même âge, même nature), et que la Ride des Loyauté ss. ne se distingue de cet ensemble que par sa topographie plus élevée sur sa marge orientale (figure 1). La Ride des Loyauté et le Bassin Sud Loyauté n'existaient pas lors de la période initiale de convergence tardi-éocène à l'origine de l'obduction de la Nappe de Péridotite sur la Nouvelle-Calédonie. Ils ne se sont formés qu'après l'obduction, lors de ce qui ressemble à une reprise de la convergence, possiblement en lien avec des développements de la zone de subduction de Tonga Kermadec. Cette information nécessite des adaptations des modèles d'évolution géodynamique de cette région.

D'autre part, les analyses géochimiques des laves, et plus particulièrement les analyses isotopiques, indiquent qu'elles résultent des interactions entre les produits de fusion d'un manteau assez classique, de type Pacifique, avec ceux d'un matériel crustal pouvant s'apparenter à un plateau océanique de type Manihiki (figure 4) (Agranier et al., in prep.). Finalement l'âge, la nature et la large répartition du volcanisme de cet épisode plaident pour un magmatisme dynamisé par la présence de fluides de subduction en présence d'hétérogénéités de composition dans le coin de manteau.

Figure 4 : Compositions isotopiques des échantillons VESPA. (Agranier et al., in prep.).

Outre ces résultats pétrologiques significatifs issus des dragages, les données sismiques VESPA apportent également des précisions importantes sur la structure de toute cette région (figure 5). Dans le bassin Sud Calédonien, situé entre la Ride de Félicité et la Ride de Norfolk, ces données sismiques imagent parfaitement de grands horsts de péridotite, correspondants à la nappe ophiolitique connue à terre, mais en mer incontestablement fracturée par de grandes failles normales post-obduction. Elles ont permis de révéler l'importance de la Ride de Félicité dont l'expression morphologique sur le fond reste pourtant très modeste. Ces données permettent de démontrer que l'individualisation du Bassin Sud Calédonien date de l'obduction et résulterait de l'enfoncement de la marge/retombée est de la Ride de Norfolk sous le poids de la nappe de péridotite mise en place à l'Eocène terminal. Elles mettent surtout en évidence les rapports complexes entre obduction, éduction et exhumation d'un complexe métamorphiques HP-BT (Patriat et al., 2018).

Figure 5: de Patriat et al. (2018). A) Carte du socle de la zone d'étude. B) Profil sismique  VESPA 19  interprété (en rouge sur la carte A). La position des sites de dragage des échantillons ultrabasiques (cercles verts) et basaltique (carré bleu) ont été projetés sur le profil.