La méthode utilisée dans le cadre de cette étude a permis de traiter une quantité importante de données en un temps relativement restreint. Nous avons ainsi réalisé un modèle tomographique en ondes de surface de la plaque Amérique du Sud, prenant en compte les variations azimutales des ondes de Rayleigh. La résolution de ce modèle, intermédiaire entre les modèles globaux et les modèles locaux, apporte une vision d’ensemble de la structure de la plaque sud américaine. Elle permet de mettre en évidence à la fois des structures corroborant les résultats des diverses études de tomographie globale, notamment les grandes provinces cratoniques, mais également des hétérogénéités latérales de vitesse imagées à l’échelle des tomographies locales, telles que par exemple l’anomalie de vitesse très lente mise en évidence dans le coin mantellique sous la Bolivie. Cette anomalie a été imagée par les tomographies locales réalisées dans les Andes autour de la latitude 20°S, mais n’est pas visible en tomographie globale, son extension latérale étant trop restreinte. De la même manière, alors que les modèles globaux ne mettent pas en évidence de structures particulières au sud-est du Brésil, notre modèle suggère l’existence d’une anomalie de vitesse lente au sud du bassin du Paraná. Les tests de résolution suggèrent que cette anomalie est réelle. Celle-ci est décalée d’approximativement 800 km au sud par rapport à celle imagée en tomographie locale par VanDecar et al. (1995) et Schimmel et al. (sous presse). L’anomalie mise en évidence par ces auteurs, interprétée comme représentant la trace fossile du panache Tristan da Cunha, à l’origine de la formation des trapps du Paraná (130-140 Ma), n’apparaît pas dans notre modèle. Toutefois, son extension latérale étant de l’ordre de 300 km, et la résolution latérale de notre modèle étant de quelques centaines de kilomètres, il se peut que cette anomalie soit de trop petite dimension pour pouvoir être mise en évidence dans notre modèle.
Ce modèle met également en évidence des anomalies de vitesse sismique détectées ni par les méthodes globales (manque de résolution), ni par les méthodes locales. C’est le cas des anomalies de vitesse lente imagées à la jonction des dorsales du Chili (au sud) et des Cocos-Carnegie (au nord), avec la côte sud américaine. D’extension latérale trop limitée pour avoir été mises en évidence par les modèles tomographiques globaux, ces anomalies sont probablement liées à la subduction de rides océaniques. Elles pourraient suggérer des lieux de passage d’un flux mantellique de part et d’autre des extrémités du continent sud américain, assurant ainsi la conservation de la masse entre le bassin Pacifique et le bassin Atlantique. Ce flux mantellique a été suggéré par Russo et Silver (1994), après étude de la biréfringence des ondes de cisaillement télésismiques S le long de la Cordillère des Andes. L’analyse de leurs résultats leur a permis de supposer un flux mantellique parallèle à la fosse, avec échappement de matériel aux extrémités du continent, de part et d’autre d’un point dit de “stagnation”, localisé à hauteur de la Bolivie. Une étude récente de déphasage des ondes de cisaillement SKS (Helffrich et al., 2002) réalisée à l’extrême sud du continent n’a toutefois
montré aucune preuve de fluage asthénosphérique actuel autour de la terminaison sud de l’Amérique du Sud.
L’étude de l’anisotropie azimutale des ondes de Rayleigh nous a permis de déterminer les directions de propagation rapide des ondes en domaine océanique et continental. Au sein de l’océan Atlantique, les directions d’anisotropie sont perpendiculaires à la direction moyenne de la ride médio-atlantique, et relativement cohérentes avec l’APM calculé à partir du modèle HS2-Nuvel 1 (Gripp et Gordon, 1990). Dans la partie est de l’océan Pacifique, il y a une bonne concordance entre les directions d’anisotropie mesurées et l’APM, entre 0° et 20°S. A hauteur des extrémités nord et sud du continent, les directions d’anisotropie azimutale mises en évidence par cette méthode ne permettent pas de supposer le flux mantellique suggéré par Russo et Silver (1994). Au contraire, au lieu de trouver, à l’extrémité nord du continent, une direction d’anisotropie azimutale orientée est-ouest, et suggérant de la sorte ce flux de matière du bassin Pacifique au bassin Atlantique, nous mettons en évidence une direction préférentielle orientée nord-sud. De même, à hauteur du point de “stagnation” supposé par Russo et Silver (1994), nous observons une direction d’anisotropie orientée dans la direction de plongement de la plaque Nazca sous la plaque sud américaine, et non parallèle à la fosse. A 200 km de profondeur, on n’observe plus, dans les océans, d’anisotropie significative. Il semblerait ainsi qu’il n’existe plus de déformation grande échelle sous les domaines océaniques environnant le continent sud américain au delà de 200 km de profondeur.
En domaine continental, la résolution latérale de notre tomographie en ondes de Rayleigh ne permet pas de retrouver les variations de faibles longueur d’ondes. Comme la structure du continent sud américain varie fortement latéralement à l’échelle de quelques centaines de kilomètres, les ondes de surface moyennent l’anisotropie, tandis que les ondes de volume (SKS, SKKS, PKS…) permettent de résoudre les variations latérales à l’échelle locale. Une comparaison directe de l’anisotropie sismique obtenue avec les ondes de surface et avec les ondes de volume, n’est pas possible. Cependant, les ondes de surface apportent une information importante : la localisation en profondeur de la (ou des) couche(s) anisotrope(s). En effet, l’application de la méthode à l’échelle du continent sud américain a permis de mettre en avant l’absence d’anisotropie à grande échelle en dessous de 150 km de profondeur, hormis au niveau de la Cordillère des Andes, où une anisotropie probablement associée au plongement de la plaque Nazca subsiste jusqu’à 200 km. Ainsi, les 150 premiers kilomètres du manteau supérieur sous le continent sud américain sont anisotropes. Ce résultat place une contrainte quant à la localisation verticale de l’anisotropie mise en évidence par les mesures de biréfringence des ondes de cisaillement télésismiques au sud-est du Brésil.