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PROVIDENCE, R.I. – Il y a environ 300 millions d’années, la masse continentale qui est aujourd’hui l’Amérique du Nord est entrée en collision avec le Gondwana, un supercontinent composé de l’Afrique et de l’Amérique du Sud actuelles. Ce choc des continents a soulevé des tonnes de roches au-dessus du terrain environnant pour former l’extrémité sud de la chaîne des Appalaches que l’on voit aujourd’hui en Alabama, au Tennessee et en Géorgie. Une équipe de géophysiciens a reconstitué la phase terminale de cette collision et a élaboré une nouvelle image de son déroulement.
L’étude, dirigée par des chercheurs de l’Université Brown, a utilisé des stations de surveillance sismique pour créer une image de type sonagramme de la croûte sous le sud des États-Unis, près de la base sud des Appalaches. Les recherches montrent que la croûte du Gondwana a été poussée sur l’Amérique du Nord lorsque les deux continents sont entrés en collision, glissant vers le nord jusqu’à 300 kilomètres avant que les deux continents ne se séparent et s’éloignent l’un de l’autre il y a environ 200 millions d’années. Le processus révélé par l’étude ressemble beaucoup à celui qui construit l’Himalaya aujourd’hui, le continent eurasien poussant sur le sous-continent indien.
« Nous montrons qu’une collision continentale qui s’est produite il y a 300 millions d’années ressemble beaucoup à la collision que nous voyons dans l’Himalaya aujourd’hui », a déclaré Karen Fischer, professeur au département des sciences de la Terre, de l’environnement et des planètes de Brown et coauteur de l’étude. « C’est le cas le mieux documenté que je connaisse dans lequel la suture finale entre les anciennes croûtes continentales a une géométrie similaire au contact crustal actuel Inde-Eurasie sous l’Himalaya. »
La recherche a été dirigée par Emily Hopper, qui a obtenu son doctorat à Brown en 2016 et qui est maintenant postdoctorante à l’Observatoire de la Terre Lamont-Doherty de l’Université Columbia. L’étude est publiée en ligne dans la revue Geology.
Pour l’étude, l’équipe de recherche a placé 85 stations de surveillance sismique à travers le sud de la Géorgie et certaines parties de la Floride, de la Caroline du Nord et du Tennessee. Les chercheurs ont également utilisé les données de l’Earthscope Transportable Array, un réseau roulant de stations sismiques qui a fait son chemin à travers les États-Unis contigus entre 2005 et 2015. Au total, 374 stations sismiques ont enregistré les faibles ondes vibratoires de tremblements de terre lointains alors qu’elles se déplaçaient dans les roches situées en dessous.
L’énergie acoustique des tremblements de terre peut se déplacer à travers la Terre sous la forme de différents types d’ondes, notamment les ondes de cisaillement, qui oscillent perpendiculairement à la direction de propagation, et les ondes de compression, qui oscillent dans la même direction qu’elles se propagent. En analysant dans quelle mesure les ondes de cisaillement se transforment en ondes de compression lorsqu’elles rencontrent un contraste dans les propriétés de la roche, les chercheurs ont pu créer une image sismique de la croûte souterraine.
L’étude a détecté une fine couche continue de roche qui commence près de la surface et s’incline doucement vers le sud jusqu’à des profondeurs d’environ 20 kilomètres, dans laquelle les ondes sismiques se propagent plus rapidement que dans les roches environnantes. Cette couche s’étend vers le sud sur environ 300 kilomètres, du centre de la Géorgie au nord de la Floride. Elle s’étend sur environ 360 kilomètres d’est en ouest, depuis la partie centrale de la Caroline du Sud, à travers toute la Géorgie et jusqu’à l’est de l’Alabama.
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