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Origine et implications tectoniques de structures transverses profondes interprétées à partir de données de champ potentiel, province de Grenville, Canada.

Dufréchou, Grégory (2011). Origine et implications tectoniques de structures transverses profondes interprétées à partir de données de champ potentiel, province de Grenville, Canada. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de la terre, 333 p.

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Résumé

Cette thèse propose à partir d'une approche initiale régionale de vérifier l'influence des structures profondes pendant des événements tectoniques dans le SO de la Province de Grenville au Québec et leur implication locale dans la déformation, le magmatisme et la formation de zones minéralisées. Elle est basée sur l'interprétation de données de champ potentiel régionales et combinée avec les résultats d'une étude gravimétrique détaillée, de l'interprétation d'un levé aéromagnétique haute résolution et d'une étude de terrain. L'analyse des données de l'anomalie gravimétrique de Bouguer a permis d'identifier une série de linéaments transverses à la direction générale de l'orogène grenvillien dans la Province de Grenville du SO du Québec. Ces linéaments sont interprétés comme des failles formées dans l'actuel socle archéen de la Province de Grenville. Le scénario tectonique envisagé propose que les failles de socle se sont (i) formées durant un premier épisode de rifting paléoprotérozoïque lors de la séparation entre les cratons du Supérieur et du Wyoming il y a 2.48 Ga, puis (ii) réactivées en failles de transfert durant un second épisode de rifting lors de la séparation entre le craton du Supérieur et les cratons de Karelia et de Kola (Baltica) il y a 2.17 Ga. Ces failles de transfert paléoprotérozoïques ont supposément été réactivées en contexte de marge continentale active et lors de la formation de bassins ou de rifts d'arrière-arc débutant vers 1.4 Ga, le long de la marge laurentienne. Le promontoire formé par la ceinture parautochtone au SO du Québec pourrait résulter d'une géométrie irrégulière de la zone de rift paléoprotérozoïque. La plus profonde de ces structures transverses, le linéament de Mont-Laurier, correspond à une discontinuité lithosphérique identifiable sur l'imagerie de tomographie sismique, qui se prolonge au NO dans la Province du Supérieur et au SE dans la plate-forme du Saint-Laurent et dans l'orogène des Appalaches. Le linéament de Mont-Laurier est interprété comme le prolongement, dans la marge archéenne de Laurentia, de la limite entre les cratons de Kola et de Karelia. Le linéament de Portneuf est une discontinuité crustale transverse qui recoupe la Province de Grenville au NE du linéament de Mont-Laurier, mais qui ne se prolonge pas dans la Province du Supérieur. Le linéament de Portneuf pourrait avoir la même origine que le linéament de Mont-Laurier, mais pourrait aussi résulter d'un changement de pendage de la croûte en subduction lors de l'accrétion d'un arc à la marge laurentienne. Son association spatiale avec des zones minéralisées en Ni-Cu ± EGP dans le terrain de Portneuf-Mauricie suggère une possible implication dans leur formation. Dans la Province de Grenville au SO du Québec, les failles transverses paléoprotérozoïques ont joué un rôle important dans: (i) la mise en place de roches intrusives et le dépôt sédimentaire en contexte d'arrière-arc le long de la marge laurentienne; (ii) la géométrie des nappes de charriage et des plis formés au cours de chevauchements durant l'orogenèse elzévirienne entre 1.25-1.19 Ga; (iii) la déformation dans la ceinture métasédimentaire centrale au Québec, lors de l'effondrement post-orogénique entre 1.19 et 1.17 Ga; et (iv) durant une période de chevauchement précédant ou contemporaine à la mise en place des plutons de la suite anorthosite-mangerite-charnockite-granite de Morin vers 1.17 Ga. La ceinture métasédimentaire centrale au Québec, un terrain allochtone dominé par des unités de marbre et de quartzite, est caractérisée par un partitionnement et une différentiation de la déformation suivant différents niveaux de la croûte. Un mégakink de 100 km de large orienté NO-SE s'est formé le long des linéaments transverses dans les nappes supérieures (15 premiers km de profondeur). Le mégakink de la ceinture métasédimentaire centrale au Québec s'est créé contemporainement et est l'expression en surface du déplacement senestre le long des couloirs de 10-20 km de large correspondant aux corridors de cisaillement de Roddick et de Mont-Laurier dans les nappes inférieures (~ de 15 à 25 km de profondeur) lors d'un effondrement différentiel post-elzévirien le long de la rampe Baskatong entre 1.19 et 1.17 Ga. La mise en place des plutons de la suite intrusive de Chevreuil entre 1.17-1.16 Ga dans la ceinture métasédimentaire centrale au Québec s'est faite à la fin de l'effondrement et lors d'un raccourcissement crustal précédant et en conséquence de la mise en place des plutons de la suite anorthosite-mangérite-charnockite-granite de Morin. Le complexe gneissique de Bondy, un dôme gneissique dont les lithologies se sont formées entre 1.4-1.35 Ga en contexte d'arc, dans la ceinture métasédimentaire centrale au Québec est traversé par la zone de cisaillement de Mont-Laurier Sud. Cette zone de cisaillement correspond à un couloir en décrochement de mouvement apparent senestre de 6 km de large orienté NO-SE comprenant plusieurs cisaillements profonds (≥ 500 m), selon les modèles de zone de décrochement. La zone de cisaillement de Mont-Laurier Sud aurait été active à plusieurs reprises durant l'histoire du complexe gneissique de Bondy: (i) avant le métamorphisme de haut grade où elle aurait permis la migration de fluides impliqués dans la formation d'un système hydrothermal et de zones minéralisées; (ii) après le métamorphisme de haut grade où elle aurait contrôlé la mise en place des plutons de la suite intrusive de Chevreuil et une deuxième période de minéralisation ou de remobilisation. Un levé gravimétrique couvrant la partie N du complexe gneissique de Bondy a permis d'identifier plusieurs anomalies gravi métriques résiduelles qui correspondent à des plutons mafiques ou intermédiaires des suites intrusives de Chevreuil ou de Rolleau. Une large anomalie gravimétrique résiduelle, qui englobe une partie d'un système d'altération enrichi en magnétite, pyrite, pyrrhotite et chalcopyrite, ne correspond pas à un pluton cartographié et pourrait être due à (i) un pluton mafique à intermédiaire post-pic du métamorphisme de la suite intrusive de Chevreuil ou de Rolleau (l'interprétation préférée), ou alternativement (ii) à une intrusion mafique à intermédiaire pré- à syn-pic du métamorphisme ou (iii) à une forte concentration de magnétite et sulfure proche de la surface.

Abstract

This thesis documents the influence of deep crustal to upper mantle structures interpreted from regional potential field data, combined with the results of detailed gravity, aeromagnetic and structural field studies, on regional- to local-scale deformation, magmatism, and the formation of mineralized zones during the tectonic evolution of the Grenville Province in SW Quebec. A series of lineaments transverse to the trend of the Grenville orogen in the Grenville Province of SW Quebec is interpreted from Bouguer gravity anomaly data. These lineaments are thought to represent faults or shear zones in Archaean basement to allochthonous terranes of the Grenville Province (i) formed during a first episode of Palaeoproterozoic rifting between the combined Superior - Kola-Karelia cratons and the Wyoming craton at ca. 2.48 Ga subsequently (ii) reactivated as transfer faults during a second episode of rifting culminating in separation of the Superior and Karelia-Kola cratons at ca. 2.17 Ga. Palaeoproterozoic transfer faults are thought to have been reactivated during development of back-arc rift basins at ca. 1.4 Ga along the continental Laurentian margin. The promontory formed by the parautochthonous belt in SW Quebec is interpreted as reflecting the irregular geometry of this Palaeoproterozoic rift. The most prominent and deepest transverse structure, the Mont-Laurier lineament which extends NW into the Superior Province and SE to the St Lawrence Platform and Appalachian Orogen, is also identified on seismic tomographic imagery and hence represents a lithospheric discontinuity. The Mont-Laurier lineament is interpreted as an extension of the boundary between the Kola and Karelia cratons preserved within Archaean basement along the Laurentian margin. The Portneuf lineament is a transverse crustal discontinuity that crosses the Grenville Province NE of the Mont-Laurier lineament but which does not continue into the Superior Province. The Portneuf lineament may have the same origin as the Mont-Laurier lineament, but may also potentially result from a change in dip of the subduction zone during arc development along the Laurentian margin. Its spatial association with Ni-Cu ± PGE mineralization in the Portneuf-Mauricie terrane suggests a possible causal relationship between the two. Transverse Palaeoproterozoic faults in the Grenville Province of SW Quebec have exerted a significant role on: (i) controlling the emplacement of intrusive rocks and of sedimentary basins in a back-arc environment along the Laurentian margin, (ii) the geometry of thrust sheets and folds developed during ca. 1.29-1.19 Ga Elzevirian orogenesis, (iii) deformation of the Central Metasedimentary Belt of Quebec during ca. 1.19 and 1.17 Ga post-orogenic collapse, and (iv) during thrusting preceding and/or contemporaneous with emplacement of the ca. 1.17 Ga Morin anorthosite-mangerite-charnockite-granite suite plutons. The Central Metasedimentary Belt of Quebec, a terrain dominated by allochthonous marble and quartzite units upon a gneissic substrate , is characterized by ditferences in deformation response and strain partitioning at different crustal levels. A 100 km wide, NW-SE trending megakink affecting the uppermost thrust sheet (≥ 15 km) between transverse lineaments is identified. Megakinking is contemporaneous with, and an upper-Ievel expression of, sinistral displacement along the 10-20 km wide Roddick and Mont-Laurier deformation corridors in lowermost (ca. 15 to 25 km deep) nappes. These structures developed above Archaean basement faults during differential collapse along the Baskatong ramp between 1.19 and 1.17 Ga. Emplacement of the Chevreuil intrusive suite plutons in the Central Metasedimentary Belt of Quebec between 1.17-1.16 Ga started at the end of this collapse stage and continued during renewed crustal shortening during emplacement of the Morin anorthosite-mangerite-charnockite- granite suite plutons. The Bondy gneiss complex in the Central Metasedimentary Belt of Quebec (a gneiss dome comprising arc rocks formed between 1.4-1.35 Ga) is cut by brittle-ductile shear zones of the Mont-Laurier Sud shear zone that constitutes a ca. 6 km wide, NW-SE oriented sinistral wrench system. The Mont-Laurier Sud shear zone appears to have affected rocks of the Bondy gneiss complex (i) prior to high-grade metamorphism, focussing hydrothermal fluid migration during early mineralization, and (ii) after the high-grade metamorphism where it appears to have localized emplacement of Chevreuil intrusive suite plutons and mineralized zones formed during a second period of mineralization and/or remobilization. A detailed ground gravity survey over the Bondy gneiss complex has identified several positive gravity anomalies that coincide with Chevreuil and Rolleau mafic and intermediate intrusive rocks. A large positive gravity anomaly over a portion of a metamorphosed hydrothermal system and associated magnetite, pyrite, pyrrhotite, and chalcopyrite mineralization identified during this study does not correspond to any mapped intrusive and may be due to (i) a post peak- metamorphic unexposed mafic to intermediate intrusion of the Chevreuil or Rolleau intrusive suite (the preferred interpretation), or alternatively (ii) a pre- to syn- metamorphic mafic to intermediate intrusion, or (iii) directly reflects a subsurface body of magnetite and sulphide mineralization.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Harris, Lyal
Co-directeurs de mémoire/thèse: Corriveau, Louise
Mots-clés libres: structures transverses crustales; orogène; géologie; lithosphère; roches intrusives; tectonique; fluides; formation; Grenville
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 03 oct. 2013 15:36
Dernière modification: 17 nov. 2015 20:48
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1503

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