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L’une des plus grandes vérités de la géologie est que les continents sont en perpétuelle évolution ; ils subissent périodiquement des soulèvements ou des affaissements parfois légers et irréguliers, sur des superficies plus ou moins étendues, tandis que de longues et étroites bandes côtières s’enfoncent lentement de plusieurs dizaines de milliers de mètres. Plus tard, ces bandes affaissées se transforment assez rapidement en montagnes, lesquelles sont ensuite réélevées verticalement à maintes reprises. Au-delà de ces bandes relativement étroites, de vastes zones frontalières s’élèvent, fournissant les sédiments aux mers peu profondes des zones affaissées, et qui s’étendaient autrefois sur des centaines de kilomètres dans les océans, au-delà des côtes actuelles. Ces mouvements de la croûte terrestre, conjugués à l’érosion, furent les principales causes de l’évolution du relief et de la géographie de l’Amérique du Nord, qui seront maintenant examinés plus en détail.
Le déchiffrage de la géologie et de la stratigraphie nord-américaines a véritablement commencé avec les levés topographiques de l’État du Massachusetts en 1830 et de l’État de New York en 1836. Au cours de cette décennie, pas moins de quinze levés topographiques d’État et deux nationaux ont été organisés. Dans les vingt années suivantes, onze autres levés ont vu le jour, outre les levés fédéraux préparatoires pour le tracé des chemins de fer à travers les montagnes Rocheuses, réalisés par Emory, Marcy, Pope, Ives et Newberry.
La question de l’origine des montagnes ne pouvait manquer d’attirer l’attention de ces pionniers de la géologie américaine, et c’est en ce domaine que les frères Rogers ont ouvert la voie, suivis de James Hall, puis de James D. Dana et Joseph LeConte, leurs travaux portant principalement sur les Appalaches. Dès 1842, les frères Rogers proposaient une explication non seulement de la structure des Appalaches, mais aussi de leurs causes.Bien que leurs idées n’aient été publiées en détail qu’en 1857, elles furent intégrées aux rapports finaux historiques sur la Pennsylvanie.
¶ Géosyndines
(Voir figures d’étude, p. 139 et 169)
Suite à ses travaux dans les Appalaches de Pennsylvanie et de Virginie, dans la vallée du Saint-Laurent et dans [ p. 136 ] l’État de New York, James Hall a constaté que les montagnes ne se forment que dans les zones de plus forte accumulation sédimentaire, et jamais là où les formations sont minces. Par exemple, les formations paléozoïques de la région des Appalaches sont probablement dix fois, et certainement six fois, plus épaisses que les dépôts équivalents des mêmes mers dans la vallée du Mississippi. On sait aujourd’hui que ces épais sédiments se sont accumulés dans d’étroits chenaux ou synclinaux qui ont persisté comme des voies maritimes peu profondes pendant de longues périodes géologiques. Ces chenaux étaient des zones instables de la croûte terrestre, s’affaissant et se soulevant tantôt, tantôt, jusqu’à ce que leurs importantes épaisseurs de sédiments se plissent pour former des montagnes. Autrement dit, comme l’a observé Hall, les montagnes émergent précisément des zones qui avaient longtemps été des voies maritimes ou des synclinaux de subsidence et de sédimentation. Le terme « synclines » qu’il utilisait pour désigner ces zones longues et étroites a été modifié par Dana en « géosynclines », car elles ne présentent pas la structure simple d’un synclinal, mais sont plutôt composées de nombreux synclinaux simples et d’anticlinaux. Le système montagneux qui finit par émerger d’un géosynclinal a été nommé « syndinorium » par Dana. Les montagnes synclinales se forment ensuite à partir des strates d’un géosynclinal, par plissement dû à la compression latérale, consécutive à un retrait de la Terre. Voir également la partie I, pp. 304-306, 380, 385 et 396.
Depuis l’époque de Hall et Dana, la stratigraphie nord-américaine a fait de grands progrès, et nous savons maintenant qu’au début du Protérozoïque, il existait trois géosynclinaux : (1) le géosynclinal des Appalaches, à l’est, orienté nord-est/sud-ouest ; (2) le géosynclinal des Cordillères, à l’ouest, avec un axe nord-sud ; et (3) l’Ontarique, dans la partie centrale du continent, s’étendant presque d’est en ouest. Cette dernière fut repliée en montagnes à la fin du Protérozoïque. Il n’est pas nécessaire de décrire plus en détail ces dépressions ici, car cela sera fait ultérieurement. L’étudiant est invité à consulter régulièrement les figures des pages 139 et 159 afin de bien se familiariser avec la position géographique des géosynclinaux et des terres.
À l’ère paléozoïque, on distinguait quatre géosynclinaux : (1) l’Appalachique, et (2) l’Cordillerique, comme précédemment ; (3) l’Acadique, en relation avec l’Appalachique ; et (4) l’Franklinique dans les régions arctiques américaines, d’orientation nord-est/sud-ouest. La moitié nord du géosynclinal des Appalaches (bassin de Saint-Laurent) et l’intégralité du géosynclinal acadien se sont transformés en montagnes vers la fin du Dévonien, tandis que le géosynclinal franklinien et la moitié sud des Appalaches se sont élevés en montagnes vers la fin du Paléozoïque. Par conséquent, parmi les géosynclinaux paléozoïques, seul le géosynclinal cordillérain s’est prolongé jusqu’au Mésozoïque
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Fig. 1. — James HaJl (1811-1898). Père de la théorie des géosynclinaux. Fig. 2. — James D. Dana (1813-1895). Professeur de géologie à Yale. Le premier à mettre en application la théorie de la formation des montagnes à partir des géosynclinaux.
Fig. 3. — Henry D. Rogers (1808-1866). Géologue d'État du New Jersey et de Pennsylvanie. Un des premiers à comprendre la structure des Appalaches. Fig. 4. — Joseph LeConte (1823-1901). Professeur d'histoire naturelle à l'Université de Californie. Développeur de la théorie de Dana. Un grand amoureux de la Sierra Nevada. Au Mésozoïque
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une longue et étroite bande de terre s’est formée à partir du grand géosynclinal cordillérain : le géosynclinal cordillérain central (voir p. 141). Puis, au Crétacé, se trouvaient (1) à l’est de cette bande de terre le vaste géosynclinal des montagnes Rocheuses, récemment formé, et (2) à l’ouest, le plus petit géosynclinal du Pacifique. Enfin, à la fin du Mésozoïque, l’ancien bassin s’est replié pour former les montagnes Rocheuses, tandis qu’une partie sud du géosynclinal du Pacifique a conservé son état initial jusqu’au Cénozoïque.
Baies. — Les géosynclinaux étaient souvent reliés par de grandes baies appelées baies, qui ont généralement persisté durant toute l’existence des géosynclinaux. Parmi les plus importantes, on peut citer (1) la baie d’Ouackitic, qui s’étend d’est en ouest à travers l’Arkansas et l’Oklahoma ; (2) la baie de Sonora, s’étendant également d’est en ouest à travers le nord-ouest du Mexique jusqu’au Texas ; et (3) la baie d’Alexandrie, au sud-est de l’Alaska. Enfin, (4) la baie de Northumberland était une voie maritime post-dévonienne entre les montagnes d’Acadis. Toutes ces baies datent du Paléozoïque, bien que celle d’Alexandrie ait persisté tout au long du Mésozoïque.
¶ Zones frontalières
(Voir Fig., p. 139)
Les zones frontalières sont situées à l’extérieur ou du côté océanique des géosynclinaux et sont périodiquement soulevées pour former des hauts plateaux, bien qu’elles ne semblent jamais avoir été plissées pendant la subsidence des bassins situés de leur côté interne. Elles ont pu être faillées, tranchées tangentiellement et charriées vers les géosynclinaux pendant la subsidence des bassins, mais cette action semble s’être produite principalement pendant les périodes de plissement des géosynclinaux en montagnes. Du fait des soulèvements périodiques des zones frontalières, ce sont les régions d’où proviennent la plupart des éléments élastiques qui ont été acheminés vers les géosynclinaux.
Les zones frontalières s’étendaient autrefois sur une distance inconnue dans les océans. La quantité de sédiments qu’elles ont apportés aux géosynclinaux indique qu’elles se prolongeaient au-delà des lignes de rivage actuelles d’au moins 200 à 300 milles nautiques, et certaines sans doute bien plus loin. Leur histoire géologique est encore mal connue, mais la quantité et la nature des sédiments qui en proviennent témoignent de leur étendue, des périodes de leur soulèvement périodique et de leur composition essentiellement rocheuse, principalement granitique.
L’Amérique du Nord est bordée à l’est par les zones frontalières d’Acadis, d’Apalachis et d’Antillis, chacune possédant [ p. 140 ] sa [ p. 139 ] propre structure et histoire géologiques, bien que l’histoire d’Antillis soit presque totalement inconnue. Le long de la côte ouest se trouve la plus vaste de ces zones frontalières, la Cascadis, qui se divise ensuite en California et Charlottes. Le Mexique, ou Columbis, semble constituer un noyau ancien, tandis que son extension nord-est, Llanoris, forme la zone frontalière du bassin d’Ouachitic. Enfin, l’Amérique arctique est bordée par Pearyis, dont une partie, avec le géosynclinal de Franklin, est aujourd’hui surélevée pour former les monts United States, une chaîne de montagnes plissée.
¶ Arcs géoclinaux
(Étudier la figure, p. 141)
Le terme « arc géoclinal » a été proposé par Dana en 1873 pour désigner « les courbures ascendantes des oscillations de la croûte terrestre — les ondes géoclinales ou anticlinoria ». Son exemple type était l’arc de Cincinnati, bien qu’il ait par la suite inclus (sous le terme « anticlinoria ») des arcs beaucoup plus importants, voire continentaux (épirogéniques). Commençant par des arcs simples, abaissés et restreints, le terme a donc fini par s’appliquer à tous les arcs, quelle que soit leur ampleur.
Les granuliclines et les géosynclinaux sont des flexures complémentaires de la lithosphère. La partie externe de la lithosphère, régulièrement plissée, faillée et chevauchée, où ces structures se forment facilement, est appelée tectonosphère. Dans les régions montagneuses les plus anciennes, où toute la tectonosphère a disparu, comme dans les régions du lac Supérieur, de l’Ontario et du Québec, on observe la zone originellement plus profonde de coulées rocheuses et d’intrusions bathylithiques granitiques. Ces structures de la lithosphère profonde sont très difficiles à interpréter correctement.
Parmi les géosynclinaux, les plus connus sont les suivants : le géosynclinal de Cincinnati, défini par Dana en 1890, est une large flexure de la lithosphère centrée près de Cincinnati (Ohio) et Nashville (Tennessee). Sa largeur est d’environ 400 km. Il présente globalement la même direction que les plis des Appalaches et a été parfois entièrement recouvert par les mers épicontinentales intérieures. Le soulèvement a débuté au Champlainien moyen, suivi de phases de réélévation répétées, et durant le Paléozoïque moyen et supérieur, la région a subsisté sous la forme d’une crête basse ou d’îles dans les mers intérieures orientales.
Le géosynclinal du Nouveau-Brunswick existait très tôt au Paléozoïque et s’est maintenu jusqu’à la fin du Dévonien, formant le plateau situé entre les géosynclinaux acadiens et de Saint-Lawrençal. Elle comprend la région granitique de l’est du Connecticut et du Rhode Island, ainsi que les Montagnes Blanches du New Hampshire, et s’étend sur une largeur de [ p. 142 ] à travers le centre du Maine jusqu’au nord du Nouveau-Brunswick et au sud de Terre-Neuve. Sa largeur actuelle est en moyenne supérieure à 160 kilomètres.
La géosyncline des montagnes Rocheuses ancestrales décrite par Lee s’est formée à la fin du Paléozoïque, traversant l’est du Colorado et du Nouveau-Mexique, l’ouest du Kansas et de l’Oklahoma, et le nord-ouest du Texas. À l’ouest s’étendaient les mers cordillères du Pennsylvanien supérieur et du Permien, tandis qu’à l’est se trouvaient les mers mississippiennes d’eau saumâtre des mêmes périodes. Ces montagnes furent nivelées à leur base au début du Jurassique, car vers la fin de cette période et durant le Crétacé, la mer des montagnes Rocheuses recouvrit entièrement les racines de cette géosynclinale. Une partie de celle-ci correspond à l’actuelle Front Range (les pics Long et Pike) du Colorado.
La plus vaste de toutes les géosynclinales était la Cordillère centrale (appelée Intermontagne de la Cordillère sur la figure 40), s’étendant de l’Alaska à l’Amérique centrale. À l’est se trouvait le vaste géosynclinal des montagnes Rocheuses, et à l’ouest les mers intérieures du Pacifique, plus petites. Cette géosynclinale, la plus grande d’Amérique du Nord, commença à apparaître au Nevada, en Utah et en Idaho dès le Trias supérieur, et s’achevait en Alaska à la fin du Jurassique. Cette ancienne région en forme d’arche existe aujourd’hui sous la forme des hauts plateaux connus sous les noms de Northern Interior, Columbia et Nevada-Sonoran.
¶ Lecture complémentaire :
C. Schuchert, « Sites and Nature of the North American Geosynclines », Bulletin of the Geological Society of America, vol. 34, 1923, p. 151-230.