Arc Grande Terre et arc Loyauté sur la plaque australienne qui s'enfonce sous la plaque Pacifique à l'ouest du Vanuatu.
La Grande Terre et les îles qui la prolongent au nord-ouest et au sud-est, sont l'émergence d'un arc de formations géologiques plissées (Arc "Grande Terre" sur la carte) sur la partie terminale nord de la ride de Norfolk, une ride principalement sous-marine qui s'étend au sud jusqu'à la Nouvelle Zélande et qui est en partie une relique d'un bloc continental détaché du super continent de Gondwana vers la fin du Crétacé il y a 85 millions d'années et ayant dérivé vers le nord-est. A l'est, les îles Loyauté sont établies sur une ride volcanique (Arc "Loyauté").
Ces arcs reposent sur la Plaque Australienne qui dérive vers l'est et plonge (subduction) sous la plaque Pacifique à l'ouest de l'archipel volcanique du Vanuatu. La zone de subduction est marquée par une fosse sous-marine (fosse des Nouvelles-Hébrides) dont la profondeur est d'environ 7000 m. L'archipel du Vanuatu est l'arc volcanique associé à la zone de subduction. Il comporte plusieurs volcans actifs. Il est un maillon de la ceinture de feu du Pacifique
L'arc de la Grande Terre (voir carte géologique) est constitué en majeure partie de formations sédimentaires et volcaniques dont les âges vont du Permien (225-280 millions d'années) au Cénozoique ou Tertiaire (1,5 - 65 MA). Certaines formations de la chaîne pourraient être plus anciennes que le Permien mais leur âge n'est pas déterminé. Les formations les plus anciennes allant du Permo-Carbonifère au Jurassique proviendraient d'arcs et sédiments volcaniques collés à la marge orientale du bloc Gondwanien lors de sa dérive.
Plusieurs époques de plissements sont répertoriées. Ces plissements et charriages résultent de collisions de plaques. Le dernier, d'âge éocène à oligocène (Paléogène, 26-65 MA), a constitué l'île actuelle. Ce plissement du Tertiaire est marqué par l'obduction (passage d'éléments d'une plaque sur une autre) de la plaque Pacifique sur la Plaque Australienne avec charriage associé d'un plancher océanique basaltique, puis de roches ultrabasiques sur celui-ci. Les formations basaltiques situées majoritairement sur la côte Ouest sont les restes de cet ancien plancher océanique. Les importants ensembles de roches ultrabasiques résultant de l'obduction sont en superficie parmi les plus importants au monde bien que supplantés par les formations ultrabasiques d'Oman. Ils proviennent d'un feuillet du manteau (situé sous l'écorce terrestre ou lithosphère) .Cet affrontements de plaques avec les subductions associées a généré des conditions de température et de pression qui ont transformé une partie des sédiments et roches volcaniques. Ce phénomène appelé métamorphisme est à l'origine des schistes, micaschistes et des intéressantes éclogites bleues du Nord de la Grande Terre. Ces roches contiennent du glaucophane (une amphibole bleue). Ce métamorphisme à glaucophane dit de "schistes bleus" s'effectue sous de très hautes pressions. Les micaschistes et autres roches à glaucophane sont rarement aussi étendus dans le monde.
Dans la ride orientale (arc Loyautés), les îles Loyauté reposent sur d'anciens volcans. Ceux-ci à l'origine formaient des îles ceinturées de récifs coralliens. Ils se sont ennoyés progressivement alors que le corail croissait en hauteur. L'ennoiement progressif des îles volcaniques a éloigné leur rivage de l'anneau corallien créant un lagon et finalement un atoll. A l'intérieur des atolls les lagons se comblèrent peu à peu de sédiments et édifices coralliens. Au Quaternaire ces lagons comblés ont été soulevés, constituant les principales îles calcaires actuelles. L'une d'elles, Ouvéa reste un atoll basculé vers l'ouest. Au nord d'Ouvéa les récifs Beautemps-Beaupré sont un atoll en partie immergé. Le soulèvement (100 m) des principales îles au sud (Maré et Lifou) est attribué au bombement de la plaque Australienne en avant de sa subduction sous la plaque Pacifique et à l'Est de laquelle émerge l'arc volcanique du Vanuatu.
Jusqu'au Crétacé la Nouvelle-Calédonie faisait partie de la marge orientale du super-continent de Gondwana qui, bien que déjà fortement fragmenté, contenait encore l'Australie et l'Antarctique. Les formations les plus anciennes (du Permien au Jurassique et anté-Permien) proviennent de ce continent et de formations de bassins intra-océaniques accrétées à sa marge.
Cette Nouvelle-Calédonie du Crétacé
s'est détachée de Gondwana il y a environ 85 millions d'années. Vers 70 - 65 MA, à la charnière Crétacé -Tertiaire, elle est une partie d'un fragment de continent dénommé Zealandia ou Tasmantis, contenant aussi la Nouvelle-Zélande et la ride de Norfolk dont l'émergence septentrionale constitue la Nouvelle-Calédonie. Une langue de terre appartenant à Zealandia la sépare de l'Australie. Celle-ci est aujourd'hui immergée sous le nom de ride de Lord Howe. De cette Zealandia il ne reste que la Nouvelle-Calédonie et la Nouvelle-Zélande.
Devenue île, la Nouvelle-Calédonie s'est comportée comme une
arche de Noé
transportant une partie de la végétation
et des éléments de la faune de cette époque.
C'est l'origine de la flore endémique unique de la Nouvelle-Calédonie
et de l'endemisme d'une partie de sa faune.