L'histoire de la formation des Appalaches

À la fin du Précambrien (Néoprotérozoïque), entre -650 et -600 Ma, une accumulation de chaleur sous le grand continent Rodina a soulevé celui-ci et créé des forces de tension qui ont progressivement développé des rifts continentaux, entre autres à la hauteur de la chaîne de Grenville; ceux-ci vont contribuer à disperser les pièces.

Au début du Cambrien, le grand continent Rodina s'est fragmenté en un certain nombre de masses continentales plus petites. Progressivement l'Océan Iapétus s'est ouvert entre Laurentia et Gondwana.

Cet océan s'ouvrait grâce à l'étalement des fonds océaniques à partir d'une dorsale. Dans cet océan se déposaient des sédiments. Sur le plateau continental de Laurentia par exemple, se déposaient des sédiments d'eau peu profonde: sables, boues, calcaires. Une faune et une flore localement abondantes vivaient sur ces fonds marins et ont été incorporées dans les sédiments. Plus au large, des quantités énormes de sédiments provenant de l'érosion de la chaîne de Grenville se déposaient au pied du talus continental, sur le glacis.

À la toute fin du Cambrien, une cinquantaine de millions d'années après le début de l'ouverture de Iapetus, un enfoncement de la croûte océanique au large de Laurentia a formé une zone de subduction et induit un arc insulaire volcanique dont on retrouve aujourd'hui des vestiges dans les Appalaches du Québec.

Des épanchements volcaniques venant de l'arc insulaire se mêlaient aux grandes épaisseurs de boues et de sables qui s'accumulaient entre la marge continentale et l'arc volcanique. Le mouvement s'est renversé. On est passé d'un océan de type Atlantique, i.e. en ouverture avec marges passives, à un océan de type Pacifique, en fermeture, avec marges actives.

Vers la fin de l'Ordovicien, il y a 450 Ma, Iapetus continuait à se refermer. L'arc volcanique insulaire qui se trouvait au large de Laurentia entra en collision avec la marge continentale de Laurentia: une chaîne de montagne s'est formée, la chaîne taconnienne, la première phase de la formation des Appalaches. Il s'est agi d'une collision de type lithosphère océanique contre lithosphère continentale pour former une chaîne de montagnes immature.

Jouxtant la chaîne taconnienne, il y avait une zone de roches non déformées, la Plate-forme du St-Laurent, correspondant aux sédiments déposés sur le plateau continental. Une grande partie de la chaîne taconnienne a été transportée sur la Plate-forme du St-Laurent, à la faveur d'une grande zone de décollement, la faille Logan (trait gras rouge sur la figure).

Au milieu du Silurien, il y a 430 Ma, Iapetus était un océan étroit entre Laurentia et Baltica. La faible élévation de la chaîne taconienne a permis une érosion rapide qui, couplée à un enfoncement tectonique, a amené un envahissement progressif de la mer. Il s'est donc développé, entre Laurentia et Avalonia, un bassin marin (toujours l'océan Iapétus) qui durant tout le Silurien et une grande partie du Dévonien recevra les sédiments provenant de l'érosion de la jeune chaîne taconienne et du continent Laurentia, ainsi que des épanchements volcaniques reliés possiblement à une zone de subduction au large de la chaîne taconienne.

Au Québec, dans le bassin de Gaspésie, les suites sédimentaires se déposaient dans des milieux relativement peu profonds de type plateau continental. Par exemple, c'est vers la fin du Silurien que s'y est développée une grande barrière récifale qui va de la pointe de la Gaspésie, jusqu'aux Cantons de l'Est; ce qui forme aujourd'hui le sud du Québec se trouvait alors dans la zone tropicale, autour des 25° au sud de l'équateur. Sur la plate-forme d'Anticosti (partie de la Plate-forme du St-Laurent) se déposaient des calcaires en eaux peu profondes. Les relations entre la plate-forme d'Anticosti et le bassin de Gaspésie sont pour le moment mal comprises. Au large d'Avalonia, il y avait l'Océan Rhéïque.

Au niveau des Appalaches, la collision se fera entre Laurentia et le microcontinent Avalonia durant la période allant de la toute fin du Silurien jusqu'au milieu du Dévonien. Les sédiments et les roches volcaniques qui s'étaient déposés durant tout le Silurien et une grande partie du Dévonien dans l'océan Iapetus ont été soulevés et déformés pour construire la chaîne acadienne, la seconde phase des Appalaches, qui est venue se superposer à la chaîne taconienne.

La collision se terminera 20 à 40 Ma plus tard, autour de -340 Ma, avec la formation de la chaîne des Mauritanides (Maroc), aussi appelée la chaîne hercynienne.

C'est finalement à la fin du Carbonifère, il y a 300 Ma, que s'est terminé le regroupement des pièces continentales pour former ce mégacontinent de Wegener, la Pangée, une histoire de près de 300 Ma. C'est au Jurassique que la Pangée a commencé à se fragmenter. La fracture qui a séparé l'Afrique de l'Amérique s'est faite dans les Mauritanides. Avec l'ouverture de l'Atlantique, des morceaux de ces Mauritanides - certains disent des morceaux du Maroc - sont restés accrochés à la masses continentales américaine. La Floride en est un exemple, ainsi que la demie sud de la Nouvelle-Écosse.