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Les Appalaches
1 LE CYCLE DE WILSON
1.1 Le cycle
Avant d’envisager proprement dit l’histoire géologique des Appalaches, permettez-moi de faire une légère
digression pour présenter quelques rappels au sujet du cycle de Wilson dont la formation des Appalaches est un
parfait exemple. Le cycle de Wilson décrit les étapes successives de la tectonique des plaques au cours desquelles
un supercontinent se fracture puis se reconstitue.
Figure 1 : Présentation du cycle de Wilson.

1.2 Description
Reprenons les étapes du cycle de Wilson, quelque peu adapté à l’histoire de la formation des Appalaches (
Figure 2 ).
Figure 2 : Etapes du cycle de Wilson de séparation et reformation d’un supercontinent

- Etapes A et B : Séparation des continents
Un supercontinent est formé (Etape A)
Par convection du magma sous ce supercontinent, il y a apparition d’un point chaud et fusion des roches
profondes sous ce continent. La formation de ce point chaud s’accompagne également d’un gonflement qui se
propage vers la surface en amincissant la croûte continentale, puis en la fracturant.
Finalement il y a scission du supercontinent en deux blocs distincts : c’est un rift.
- Etapes C et D : Expansion océanique
Le rift s’est élargi. L’eau a pu pénétrer au cœur du rift : c’est la naissance d’un nouvel océan. Au niveau de la
dorsale médio-océanique qui vient remplacer le rift, il y a en permanence apport de basalte et formation
d’ophiolites. Cet apport continuel contribue à éloigner davantage les deux continents : il y a expansion océanique.
- Etape E : Subduction
En s’éloignant de la dorsale médio-océanique, la croûte océanique se refroidit, s’épaissit et, sous son propre poids,
commence à plonger dans l’asthénosphère, démarrant ainsi un processus de subduction. Dans le cas de la
formation des Appalaches, la zone de subduction est apparue au cœur de l’océan Iapetus, proche du continent
Laurentia.
Un arc insulaire se forme sur la plaque chevauchante à la verticale de la zone de fusion partielle de la plaque
subductante. Entre le continent et l’arc insulaire, se forme un bassin après arc.
Sous l’effet de la subduction, les deux continents commencent à se rapprocher.
- Etape F : Obduction
La subduction se poursuit, et le continent de la plaque subductante entre en collision avec l’arc insulaire. L’arc
insulaire et les ophiolites avant et/ou après arcs sont déformés, fracturés puis sont chariés sur le continent : il y a
orogenèse d’une chaîne de montagnes. Les roches de l’arc insulaire et des ophiolites sont métamorphisées : c’est
le phénomène d’obduction.
- Etape G : Erosion et subduction
L’érosion rabote les reliefs de la nouvelle chaîne de montagne et alimente l’océan en grandes quantités de
sédiments continentaux, en particulier en contrebas du plateau continental.
La subduction qui se poursuit de l’autre côté de l’océan continue à rapprocher les deux continents primaires.
- Etape I : Collision
Le second continent entre en collision avec le premier. Il y a à nouveau orogenèse d’une chaîne de montagnes et
création d’un nouveau supercontinent.
2 LA FORMATION DES APPALACHES
La formation des Appalaches est longue et complexe : d’ailleurs nous n’en connaissons pas les origines
exactes et leur première orogenèse demeure encore inconnue. Sous l’effet des orogenèses et érosions postérieures,
il est en effet souvent difficile de pouvoir exploiter le peu de roches anciennes qui sont d’une part restées en place
et d’autre part restées en l’état, sans subir de métamorphisme par exemple.
Toutefois, la formation des grenats d’Asbestos et Thetford mines, ont une histoire plus récente et sont les
conséquences d’événements mieux définis.
2.1 Période archéenne (- 4 000 Ma, -2 500 Ma)
Le continent nord américain est la représentation physique de la plaque tectonique Laurentia. Il repose sur
un noyau continental appelé bouclier canadien, qui fait partie des roches les plus anciennes de notre planète. Ce
bouclier date en effet de la période archéenne, il y a quelques 4 016 Ma.

Figure 3 : Cartes géologiques simplifiées de l’Amérique du nord (présentation du bouclier canadien) et du Québec
2.2 Protérozoïque ( - 2 500 Ma, -640 Ma)
Tout au long des périodes archéenne et protérozoïque, pendant plus de 2 000 Ma, l’épaisseur de la croûte
terrestre a considérablement augmenté. Et l’ensemble archéen-protérozoïque occupe l’ensemble de la masse
continentale de Laurentia, excepté la zone des Montagnes Rocheuses.
La façade sud-est du continent Laurentia est constituée par des roches datant du protérozoïque supérieur (-1 300 à
-1000 Ma) : il s’agit de la chaîne de GRENVILLE. Elle est constituée de roches métamorphiques, qui sont en fait
le reliquat de l’érosion d’une haute chaîne de montagne.
Nous ne connaissons pas l’origine de la formation de cette chaîne de GRENVILLE. Toutefois, à la fin du
protérozoïque, elle était coincée entre les boucliers nord-américain et sud-américain.

2.3 Cambrien (-640 Ma)
A la fin du Protérozoïque, les différentes masses continentales étaient rassemblées en un unique
supercontinent, appelé Rodina.
Au Cambrien, différents points chauds sont apparus sous ce supercontinent qui ont entrainé l’apparition de rifts
continentaux, puis séparation de différentes masses continentales.
La séparation des continents Laurentia et Baltica a ainsi permis l’ouverture d’un nouvel océan, appelé océan
Iapetus (- 460 Ma), puis son expansion sous l’effet de l’action d’une dorsale océanique.
Figure 4 : Histoire de la formation des Appalaches
A- Formation d’un point chaud accompagné de la formation d’un rift
Au cours de cette expansion océanique, des sédiments se sont déposés sur la nouvelle croûte. Avec en particulier,
sur le plateau continental du Laurentia, dépôts de sédiments d’eau peu profonde : sables, boues, calcaires ainsi que
les restes fossilisés des organismes vivants à cette époque. Plus au large, au pied du talus continental, sont venus
s’entasser des quantités phénoménales de sédiments issus de l’érosion de la chaîne de Grenville.
Figure 5 : Histoire de la formation des Appalaches
B- Le rift est envahi par l’eau – Création et expansion de l’océan Iapetus
2.4 Ordovicien – (-510 Ma, – 450 Ma)
Au cours de cette période, le long de la dorsale médio-océanique de l’océan Iapetus, il y a eu formation de
séquences ophiolitiques. Le séquences en affleurement au Québec aujourd’hui, se sont mises en place à l’état
solide au cours de l’ordovicien inférieur (Laurent 1975).
L’expansion de l’océan Iapetus a atteint son apogée à la fin du cambrien, il y a – 510 Ma. Le déplacement du
continent Baltica s’est alors inversé sous l’action d’une ligne de subduction, apparue proche du continent
Laurentia. Les deux continents ont commencé à se rapprocher.