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Anisotropie sous les Appalaches et l’Est des Etats Unis

Les objectifs de cette étude étaient de comparer la signature du craton avec celle des chaînes qui le bordent, de caractériser les signatures qui pourraient être liées au déplacement de la plaque Nord-Amérique et aux différents épisodes tectoniques qui ont affectés cette plaque : les orogènes grenvilliennes, et appalachiennes, les épisodes de rifting protérozoïque (océan Iapétus) et mésozoïque (Océan Atlantique). Ce travail a fourni pour la première fois une image assez complète du fluage du manteau supérieur à l’échelle de la plaque Nord américaine.

Carte de la partie Est du continent Nord-américain montrant les déphasages des ondes SKS et l'image tomographique des vitesses des ondes sismiques à 100 km de profondeur. Les observations ont montré tout d’abord de fortes anisotropies dans la partie centrale du craton Nord-Américain et des anisotropies dans les Appalaches orientées parallèlement à la direction structurale de cette chaînes (Barruol et al., 1997b). Ces résultats sont compatibles avec le fait que des structures héritées aient pu avoir un rôle prépondérant dans la structuration de ce continent, en particulier en induisant un contrôle tectonique sur la localisation des orogenèses et des ouvertures successives d’océans (Vauchez & Barruol, 1996 ; Barruol et al., 1997a).

La confrontation de nos observations avec la tomographie sismique (Van der Lee & Nolet, 1997) a montré que les orientations des plans de polarisation des ondes rapides étaient parallèles aux chaînes appalachiennes et grenvilliennes mais également que ces directions « moulaient » le contour des racines du craton et pouvaient donc être compatibles avec une anisotropie induite par un flux forcé de matériel asthénosphérique autour des racines du craton Nord Américain, celui-ci agissant alors comme une quille. De façon réaliste, les deux origines lithosphériques, héritées depuis 600 et 300 Ma et asthénosphériques, liées au fluage actuel du manteau, peuvent tout à fait cohabiter, et leurs effets respectifs s’ajouter. L’idée du fluage forcé autour de la racine du craton nord américain a été testée par des modélisations numériques (Fouchs et al., 1999) et la présence de plusieurs couches d’anisotropies que nous avions décelée dans le NE des Etats Unis a été confirmée par des déploiements temporaires de stations (Levin et al., 2000).

Article liés à ce travail

Vauchez, A. et Barruol, G. Shear wave splitting in the Appalachians and the Pyrenees : Importance of the inherited tectonic fabric of the lithosphere. Phys. Earth Planet. Inter., 95 : 127-138, 1996. -

Barruol, G., Silver, P.G. et Vauchez, A. Seismic anisotropy in the eastern US : deep structure of a complex continental plate. J. Geophys. Res., 102 : 8329-8348, 1997. -

Barruol, G., Helffrich, G. et Vauchez, A. Shear wave splitting around the northern Atlantic : frozen Pangean lithospheric anisotropy ? Tectonophysics, 279 : 135-148, 1997. -

Vauchez, A., Barruol, G. et Tommasi, A., 1997. Why do continents break-up parallel to ancient orogenic belts ? Terra Nova, 9 : 62-66. -