Abstract

A crustal seismic refraction experiment was conducted across the south Jeanne d'Arc Basin, one of the rifted sedimentary basins on the Grand Banks, offshore eastern Canada, that developed in Mesozoic time in response to extension and rifting between the North American plate and the African, Iberian, and European plates. The primary objective of this experiment, which was carried out to correlate with an existing deep seismic reflection profile, was to delineate the deep crustal geometry below the basin. Ten ocean-bottom seismometers were deployed across the basin and recorded signals from a large air-gun array. The results show that the crust is primarily composed of two layers, with velocities of 5.8–6.1 and 7.2 km/s, respectively. There is very little relief on the Moho across the basin, with only a 2 km step, from a depth of 37 to 35 km, occurring west of the basin. There is, however, considerable complexity of crustal structure, particularly near Moho depths. These results are valuable when used in conjunction with other data in the region, in particular gravity and deep seismic reflection data. The seismic reflection and refraction data sets together give a fairly complete picture of crustal geometry in the crust. The flat Moho below the basin is compatible with the detachment of the major basin-bounding fault in the lower crust or at the Moho, as seen on the reflection data. The 7.2 km/s layer is not restricted to the zone of Mesozoic crustal extension below the basin, but occurs also below relatively unextended parts of the crust. This layer may represent basaltic intrusion or underplating during a rifting event. It may also correspond to the reflective lower crust observed on the deep seismic reflection data. These results provide strong constraints on models describing the origin and evolution of this and other rifted basins.

Une étude de sismique réfraction effectuée au travers le basin sud de Jeanne d'Arc, un des bassins sédimentaires de distension sur les Grands Bancs, au large de l'Est du Canada, créé au Mésozoïque en réponse à l'expansion et à l'apparition de rifts entre la plaque Nord Américaine et les plaques Africaine, Ibérienne et Européenne. Le but premier de cette étude, qui est exécutée en ordre d'être corrélatif avec un levé existant de sismique réflexion profonde, était de circonscrire en profondeur la géométrie de la croûte sous le bassin. Dix sismomètres sur fond océanique ont été installés au travers le bassin et ont enregistré les signaux produits par un grand dispositif de canons à air. Les résultats révèlent que la croûte est composée principalement de deux couches, avec vitesses de 5,8 à 6,1 et 7,2 km/s, respectivement. Le relief de la discontinuité de Mohorovicic sous le bassin est faible, seulement 2 km, d'une profondeur de 37 à 35 km, à l'ouest du bassin. Néanmoins, la structure crustale est fortement complexe, particulièrement à la profondeur de la discontinuité de Mohorovicic. Ces résultats sont corroborés par les autres données obtenues dans cette région, en particulier celles de la gravimétrie et de la sismique réflexion profonde. Les données de sismique réflexion et réfraction analysées conjointement fournissent une image passablement complète de la géométrie de la croûte. Le très faible relief de la discontinuité de Mohorovicic sous le bassin est compatible avec le détachement de la faille majeure séparant le bassin dans la croûte inférieure ou à la discontinuité de Mohorovicic, tel que le suggèrent les données de sismique réflexion. La couche de vitesse de 7,2 km/s n'est pas exclusive à la zone d'expansion crustale mésozoïque sous le bassin, elle apparaît aussi dans les zones sans extension relative de la croûte. Cette couche représente probablement une intrusion basaltique ou un sous-placage durant un épisode de distension. Elle pourrait aussi correspondre à la croûte inférieure réfléchissante observée dans les profils de sismique réflexion profonde. Ces résultats fournissent des enseignements dont il fault tenir compte dans l'élaboration des modèles sur l'origine et l'évolution de ce bassin ou de d'autres bassins de distension. [Traduit par la revue]