THESE No d'ordre 5hA présentée à L'UNIVERSITE DES SCIENCES ET TECHNIQUES DE LILLE FLANDRES-ARTOIS pour obtenir le titre de DOCTEUR de I'UNIVERSITE en GEOSCIENCES Paléoenvironnements et diagenèse argileuse dans le domaine Caraïbe au Cénozoïque soutenue le 1er Juin 1990 devant la commission d'examen: Président: H. CHAMLEY Rapporteurs: C. BECK P. DEBRABANT Examinateurs: J.P. CADET A. DESPRAIRIES A. MASCLE 1 - AVANT-PROPOS - A l'issue de ce travail, commencé en Novembre 1987, il m'est très agréable de remercier tous ceux qui ont aidé à sa réalisation: - Mr le Pr. H. CHAMLEY m'a accueilli dans son laboratoire et m'a toujours suivi avec beaucoup de disponibilité et d'intérêt. Il m'a prodigué des directives éclairées et des critiques stimulantes. Je tiens à lui exprimer ma profonde gratitude pour le temps qu'il m'a consacré. - Mr le Pr. C. BECK m'a confié ce sujet et a permis ma participation à la campagne de sismique et seabeam SEACARIB II à bord du N/O Jean Charcot en Novembre et Décembre 1987. Il a su être à l'écoute des problèmes que j'ai pu rencontrer. J'ai apprécié ses qualités humaines et sa constante bonne humeur lors d'une mission au Vénéméla. Je le remercie très sincèrement. - Mr le Pr P. DEBRABANT ne m'a jamais refusé son aide pour "décortiquer" une analyse chimique récalcitrante, m'évitant de m'engager sur des pentes glissantes. Il a, de plus, accepté la charge de rapporteur, qu'il en soit chaudement remercié. - Mr le Pr A. DESPRAIRIES m'a toujours reçu très chaleureusement au laboratoire de géochimie des roches sédimentaires d'Orsay. Ses suggestions au sujet des smectites m'ont été précieuses. Il a accepté de juger ce mémoire, je l'en remercie vivement. - Mr A. MASCLE, Ingénieur de recherche i%il'Institut Français du Pétrole, a souvent facilité nos rapports avec l'Ocean Drilhg Program et a bien voulu juger ce travail. Je lui en suis très reconnaissant. M'ont aussi apporté leur soutien: - Mr le Pr. M. STEINBERG, qui m'a accueilli dans le DEA d'Orsay et qui a souvent manifesté de l'intérêt à l'avancement de mon travail. - Mr ESPITALIE qui m'a permis d'utiliser gracieusement le Rock-Eval, à l'1.F.P. de Rueil-Malmaison. - Mr J-F DECONINCK, qui a su me consacrer un temps précieux au sujet de l'analyse thermique différentielle et qui m'a initié à la théorie et à la pratique de la diffraction de rayons X lors de mon stage de DEA. - Mr P. RECOURT dont la compétence et la célérité m'ont souvent été utiles quand un fichier s'absentait. - Mr M. ROCHE pour son analyse des palynofaciès. Ce înmii a'auraiî pu être réaiisé sans le savoir technique et la collaboration de plusieurs personnes: Mr DEREh4EAUy responsable du microscope électronique. Mr LEMAGUER pour son aide lors des analyses à la microsonde. Mesdames BREBION, BOCQUET, DUJARDIN, Messieurs CARPENTIER et BALLENGHiEN. Ils m'ont souiagé d'une partie des contraintes matérieiles pour réaliser ce mémoire. Je tiens également à remercier tous ceux qui ont toujours été d'agréable compagnie: Au Vénéméia et sur la Mer des Caraibes: l'équipe scientifique de la mission SEACARIB II, l'Indiana Beck Travel Tour, Francia Galea-Alvarez, Alfredo di Grégorio-Perrez, Oliver Macsotay, Jean-François Stéphan. A Lille: Anne Bouquillon, Philippe Clabaut, Hervé Coulon, Lahcen Daoudi, Mohammed Maaté, Olivier Vicaire et tous les membres du laboratoire de dynamique sédimentaire et structurale et du laboratoire de paléontologie. L'avant-propos de ce mémoire est l'occasion pour moi de remercier mes Parents, Thierry, Dominique, Pidou et Isabelle. C'est à eux que je dédie cet ouvrage. AVANT-PROPOS .......................................................................................................................... 1 TABLE DES MATIERES.......................................................................................................................... 3 lNTRODUCTION ..........................................................................................................................9 LEGENDE GENERALE DES FIGURES ...............................................................................................1 CHAPITRE 1: / CARACTEAISTIQUES DES DOMAINES D9ETlJDE A) CADRE GEOGRAPHIQUE ET GEODYNAMIQUE ........................................................................... 13 1) CONTEXTE GEOGRAPHIQUE ............................................................................................... 13 2) EVOLUTION GEODYNAMIQUE DU SUD ET DE L'EST DE LA PLAQUE CARAIBE ............ 15 2-1) Le Valanginlen ........................................................................................................ 15 2-2) Le Campanien infbrieur .......................................................................................... 15 2-3) Le Crétacé supérieur .............................................................................................. 16 2-4) L'Eocène moyen..................................................................................................... 16 2-5) Le Miocène inférieur............................................................................................... 17 2-6) L'Actuel ................................................................................................................... 18 B) LE PRISME D'ACCRETION DE LA RIDE DE LA BARBADE.......................................................... 18 1) MORPHOLOGIE ..................................................................................................................... 18 2) CLIMAT ..........................................................................................................................21 3) COURANTS MARINS .............................................................................................................. 23 3-1) Les courants profonds ........................................................................................... 23 3-2) Les courants de surface......................................................................................... 23 C) LE VENEZUELA SEPTENTRIONAL ................................................................................................. 24 1) APERÇU SUR LA GEOGRAPHIE PHYSlQUE DU VENEZUELA SEPTENTRIONAL............ 24 2) GRANDS TRAITS GEOLOGIQUES DU VENEZUELA SEPTENTRIONAL............................. 25 3) LA CHAINE CARAIBE .............................................................................................................27 3-1) Organisation géologique........................................................................................ 27 3-2) La Chaîne Caraibe dans l'oriente vénézuélien et à Trinidad et Tobago ..............27 3-2-1) Les unités internes .................................................................................27 3-2-2) Le bassin de Curapano .........................................................................28 3-2-3) L'avant-pays de la Chaîne Caraibe .......................................................28 3-3) La bordure occidentale de la Chaîne Intérieure Orientale.................................... 28 3-4) Stratigraphie succinte de la bordure occidentale de la Chaîne Intérieure Orientale................................................................................ 31 CHAPITRE II: MATERIEL ET METHODES D'ETUDE * A) LOCAiJSAllON DES ECHANTILLONS ........................................................................................... 33 1) Domaine océanique (LEG 110 ODP) ..................................................................................... 33 2) Domaine continental ............................................................................................................... 34 2-1) coupe du Rio Querecual ........................................................................................ 35 2-2) Coupe de la Vallée Vidono ..................................................................................... 35 23) Coupe du Park Andres Eloy Blanco ...................................................................... 35 2-4) Coupe de la Via Alterna .......................................................................................... 35 1) Sédiments marins ................................................................................................................... 36 2) Coupes A terre ........................................................................................................................ 37 C) METHODE D'ETUDE ......................................................................................................................... 37 1) DESCRIPTION LITHOLOGIQUE ............................................................................................ 37 1-1) Systbme de classification des sédiments .............................................................. 37 1-2) Frottis ...................................................................................................................... 38 2) ETUDE MINERALOGIQUES................................................................................................... 39 2-1) Diffractométrie des rayons X .................................................................................. 39 2-1-1) Caractéristiques de l'appareil................................................................ 39 2-1-2) Préparation des fractions argileuses: pâtes ou agrégats orientés ...... 40 2-1-3) Poudres désorientées: préparation et interprétation ........................... 40 2-1-4) Traitement des données ........................................................................ 41 2-2) Méthode de determination de la nature