alt=Répartition des principales unités géologiques de l’île, montrant un socle volcanique ancien occupant la majeure partie du territoire, des formations sédimentaires plus récentes en périphérie et des dépôts superficiels côtiers, distingués par différentes couleurs et séparés par des contacts géologiques.|vignette|350x350px|Carte géologique simplifiée de Saint-MartinLa géologie de l’île de Saint-Martin, s’inscrit dans le cadre géodynamique de l’arc des Petites Antilles, formé par la subduction de la lithosphère océanique atlantique sous la plaque caraïbe depuis le Paléogène. L’île appartient à la partie septentrionale de l’arc, au sein du banc d’Anguilla, vaste plateau sous-marin peu profond commun à plusieurs îles du nord des Petites Antilles.

Dans cette portion nord de l’archipel, on distingue un arc volcanique externe ancien, actif principalement de l’Éocène à l’Oligocène, et un arc interne plus récent, encore volcanique aujourd’huiAurélie Germa. Evolution volcano-tectonique de l’île de la Martinique (arc insulaire des Petites Antilles): nouvelles contraintes géochronologiques et géomorphologiques. Géologie appliquée. Université Paris Sud - Paris XI, 2008. Français. ffNNT : ff. fftel-00447342f. Saint-Martin relève de l’arc externe ancien.

L’île a été édifiée majoritairement au cours de l’Éocène dans un environnement essentiellement sous-marin. Depuis la fin de l’Oligocène, elle n’a plus connu d’activité volcanique de surface et son évolution géologique est dominée par la sédimentation carbonatée, la tectonique et l’érosion.

Cadre géodynamique régional

L’arc des Petites Antilles correspond à la limite orientale de la plaque caraïbe, le long de laquelle la lithosphère océanique atlantique, solidaire des plaques nord- et sud-américaines, est entraînée vers l’ouest et subductée sous la plaque caraïbe depuis le Paléogène.

thumb|center|600x600px|Schéma général des différentes plaques tectoniques en jeu dans la zone Caraïbe et d'Amérique centrale.Sur Haïti, la ligne de limite passe exactement par l'épicentre du tremblement de terre dévastateur de 2010.Cette subduction est responsable de la formation :

de fosses océaniques (notamment au nord de Porto Rico), d’un prisme d’accrétion sédimentaire à l’est de l’arc, et d’un arc volcanique insulaire long d’environ 850 km, constituant l’archipel des Petites Antilles

thumb|center|600x600px|Schéma général des différents types de volcanisme associés aux mouvements des plaques tectoniques.Le cas de l'arc antillais (dont Saint-Martin) figure à l'extrême gauche de cette imageLa vitesse de convergence entre la lithosphère océanique atlantique et la plaque caraïbe est estimée à environ 2 cm/an. Cette valeur, relativement faible par rapport à d’autres zones de subduction actives, contribue à la modération du volcanisme antillais et à la forte segmentation structurale de l’arc.

Dans la partie septentrionale des Petites Antilles, l'organisation en arc externe ancien et arc interne récent se traduit par des contrastes marqués dans l’âge des formations et la nature des terrains affleurants .

Les îles rattachées à l’arc externe, telles qu’Anguilla, Saint-Martin, Saint-Barthélemy et Antigua, correspondent à des édifices volcaniques paléogènes aujourd’hui éteints et profondément remaniés par les processus post-volcaniques . À l’inverse, les îles de l’arc interne présentent un volcanisme plus récent, encore actif dans plusieurs secteurs de l’arc antillais.

À Saint-Martin, cette position dans l’arc externe se traduit par la prédominance d’un socle volcanique d'âge éocène et par l’absence de volcanisme de surface depuis la fin de l’Oligocène.

Construction du socle volcanique de Saint-Martin Le socle volcanique éocène de Saint-Martin est constitué de roches basaltiques à andésitiques, associées à des tufs volcaniques et à des formations volcano-sédimentaires. Ces ensembles traduisent une activité magmatique liée au fonctionnement de l’arc externe des Petites Antilles au Paléogène.

Plusieurs unités lithostratigraphiques locales ont été distinguées au sein de ce socle, notamment Pointe Arago, Colline Nettlé, les andésites de Marigot et l’unité de Red Pond Bay, qui traduisent des variations internes d’un même système volcanique paléogène.

La présence locale de laves en coussins (pillow-lavas) indique que ces roches se sont mises en place en milieu sous-marin, lors d’émissions de lave au contact direct de l’eau. Ces structures caractéristiques confirment le caractère essentiellement sous-marin du volcanisme éocène.

Des affleurements de pillow-lavas sont notamment observables à la Pointe Arago et à Baie Rouge, où ils ont été décrits par le géologue Denis Westercamp. thumb|300x300px|Pillow-lavas à Baie Rouge.

L’ensemble de ces formations constitue aujourd’hui la base géologique de l’île et forme l’ossature des principaux reliefs.

Intrusions magmatiques tardives et structuration du relief

À la fin de l’Éocène, l’activité volcanique effusive cesse à Saint-Martin. L’évolution ultérieure est marquée par la mise en place d’intrusions tardives — notamment le pluton de Philipsburg et des filons associés — ainsi que par des phénomènes hydrothermaux liés à cette activité intrusive, sans reprise du volcanisme de surfaceAndreieff, P., Westercamp, D., Garrabé, F., Bonneton, J.-R., & Dagain, J. (1988). Stratigraphie de l'île de Saint-Martin (Petites Antilles septentrionales). Géologie de la France, n° 3, 71–88..

Ces intrusions, principalement sous forme de dykes et de corps hypabyssaux basaltiques à andésitiques, recoupent localement le socle volcanique ancien et les formations volcano-sédimentaires associées.

Ces intrusions tardives ont contribué à la structuration du relief en renforçant localement la résistance des terrains à l’érosion, participant ainsi à l’ossature de certains mornes parmi les plus élevés de l’île, sans qu’aucune reprise volcanique effusive ne soit observée.

Sédimentation carbonatée post-volcanique L’association d’un socle volcanique paléogène et d’une couverture carbonatée post-volcanique constitue une caractéristique majeure des îles de l’arc externe, dont Saint-Martin.

Après l’arrêt du volcanisme à la fin de l’Éocène, le relief volcanique sous-marin de Saint-Martin formait des hauts-fonds au sein du banc d’Anguilla, favorisant par la suite l’accumulation de sédiments carbonatés.

À partir de l’Oligocène et surtout au Miocène, la stabilité relative de ce socle et les conditions marines tropicales ont favorisé le développement de plateformes carbonatées peu profondes.

Dans ce contexte, des systèmes récifaux et périrécifaux se sont installés sur le relief volcanique immergé, entraînant l’accumulation de calcaires massifs et stratifiés. Ces formations carbonatées constituent l’essentiel de la couverture sédimentaire néogène de l’île.

Elles sont observables notamment dans les calcaires stratifiés de Pointe Blanche, dans le secteur du mont Billy Folly, ainsi que sur l’île Tintamarre, où des calcaires fossilifères renfermant localement des cristaux de sélénite (gypse) témoignent d’une sédimentation marine peu profonde.

Émersion et évolution cénozoïque tardive

À partir du Miocène supérieur, l’évolution tectonique et sédimentaire du banc d’Anguilla conduit à une émersion progressive de certaines parties du relief volcanique et carbonaté de Saint-Martin. Cette émersion, lente et différenciée selon les secteurs, marque le passage d’un environnement majoritairement marin à un régime continental insulaire.

L’élévation relative des terrains, combinée à l’érosion subaérienne, participe à la mise en place des premiers reliefs émergés et conditionne la morphologie générale de l’île. Les formes actuelles résultent ainsi d’une interaction prolongée entre soulèvement tectonique, sédimentation carbonatée héritée et processus d’érosion.

Variations du niveau marin au Quaternaire

L’évolution géologique récente de Saint-Martin est également marquée par les fluctuations eustatiques du Quaternaire.

Au cours du Quaternaire, les variations du niveau marin liées aux cycles glaciaires et interglaciaires ont fortement influencé la superficie et la configuration des terres émergées du banc d’Anguilla. Lors des phases de bas niveau marin, notamment durant les périodes glaciaires, l’abaissement du niveau de la mer a entraîné l’émersion partielle de vastes portions du plateau sous-marin.

alt=Estimation du plateau d'Anguille par -70 métres|vignette|center|773px|Tracé de la limite du plateau d'Anguille sur isobathe de -70 mètres.

Dans ces conditions, des connexions terrestres temporaires ont existé entre Saint-Martin, l’île Tintamarre, Saint-Barthélemy et les îles d’Anguilla, toutes situées sur le même plateau peu profond. Ces connexions ont favorisé une continuité géographique régionale, sans pour autant constituer une île unique homogène.

La carte des isobathes montre qu’à une profondeur d’environ , correspondant à des niveaux marins bas du Quaternaire, le banc d’Anguilla formait une vaste surface émergée ou subaérienne discontinue. Cette configuration paléogéographique explique en grande partie la distribution actuelle des formes littorales, des cordons sableux et des lagunes observées à Saint-Martin.

Formes et affleurements géologiques

Le sol des mornes de l'île (aux sommets ou sur les pentes) est jonché de bouldersUn boulder est une grosse pierre dure arrondie par l'érosion, au cœur de roche vitrifiée verdâtre mais la croûte extérieure est grise par l'oxydation. Exemple Photo et de restes de platiers coralliens. Sous une très fine couche d'humus, le sous-sol est principalement composé de tufs volcano-sédimentaires et de roches métamorphiques à structure grenue (diorite, péridotite, gabbro, andésite, etc). Par endroits émergent des dykes de basalte pourpre (Mont Fortune, Fort Louis, etc).

Particularités géologiques à observer

au Gallion des Salines d'orient : tombolo fossile caractéristique. à la baie aux Cayes et pointe du Bluff : tombolo fossile. au morne aux Cabris : le Devil's hole (trou du Diable), effet de l'érosion. à la plage de Baie Rouge : falaise percée (arche naturelle). à Red Rock - route de l'Anse Marcel : large amoncellement d'énormes boulders. basaltes pourpres du morne du fort de Marigot et du mont Fortune.

Minéralisations et cristaux

On trouve des cristaux de grenats semi-précieux dans la ravine du lieu-dit Saint-Louis, de façon dispersée de beaux cristaux de quartz, des traces de cuivre natif à la carrière de Hope Estate, de grandes quantité de Sélénite cristalisée à l'extrémité N.O de Tintamarre.

Cartes géologiques

Carte géologique au 1/50 000°, feuille de Saint-Martin, Saint-Barthélémy, Tintamarre. D’après les levés géologiques effectués de 1959 à 1962 par Alain de Reynal de Saint-Michel - ed. BRGM (1966) - Paris (France). En coul. (91 × ) + notice explicative (27 p.). Fiche Carte géologique des Antilles Franc̦aises à 1:50 000°, Département de la Guadeloupe. St. Martin - Dagain; J. Westercamp; Denis Garrabé; François Andreieff - ed. BRGM (1989) - Orléans (France) - En coul. (68 × ) + notice explicative (59 p. : ill. ; ) "Topo-Guide : Parcours géologiques pédestres" - Westercamp D. & H.Tazieff (1980) - (voir : Bibliographie ci-dessous).

Bibliographie

Andreieff P., Bouysse P., Westercamp D. (1987). Géologie de l’arc insulaire des Petites Antilles et évolution géodynamique de l’Est-Caraïbe. Thèse de doctorat d’État, Université Bordeaux I.

Beaufort D., Westercamp D., Legendre O. & Meunier A. (1990) - "The Fossil Hydrothermal System of Saint Martin, Lesser Antilles: Geology and Lateral Distribution of Alterations" - Journal of Volcanology and Geothermal Research, vol. 40, p. 219–243.

Bouysse P., Guennoc P. (1983) - "Données sur la structure de l’arc insulaire des Petites Antilles, entre Sainte-Lucie et Anguilla" - Marine Geology, vol. 53, no 1, p. 131–166. DOI : 10.1016/0025-3227(83)90038-5.