Abstract

The structure and Tertiary tectonic history of the northern Cascadia subduction zone have been delineated by a series of new multichannel seismic lines acquired across the continental shelf to the deep sea, combined with adjacent land multichannel seismic data and results from a wide range of other geophysical and geological studies. The top of the downgoing oceanic crust is imaged for a remarkable distance downdip from the deep ocean basin to a depth of 40 km beneath Vancouver Island. The reflection depths are in good agreement with seismic refraction models and Benioff–Wadati seismicity. Two broad reflective bands imaged as dipping gently landward at depths of about 15 and 30 km on the land lines merge to a single reflector band offshore. They may represent underplated oceanic material or, alternatively, they may not be structural but may be zones of contrasting physical properties, perhaps representing trapped fluid. Two narrow terranes, the Mesozoic marine sedimentary Pacific Rim Terrane and the Eocene marine volcanic Crescent Terrane, have been thrust beneath, and accreted to, the margin in the Eocene, about 42 Ma, near the start of the present phase of subduction. They provide a landward-dipping backstop to the large sediment wedge accreted since that time. The deformation front is characterized by mainly landward-dipping thrust faults that cut close to basement. This result and the mass balance of the incoming sediment compared with that present in the accreted wedge suggest that there is little subduction of sediment into the mantle. The Tofino Basin sediments, up to 4 km in thickness, have been deposited on the continental shelf over the accreted terranes and the developing accretionary wedge.

La structure et l'histoire tectonique au Tertiaire du nord de la zone de subduction de Cascadia ont été esquissées à partir de séries de nouvaux profils sismiques multicanaux enregistrés au travers du plateau continental jusqu'en mer profonde, combinées avec des données sismiques multicanales obtenues sur la terre ferme et avec les résultats de plusieurs autres études géophysiques et géologiques. La partie supérieure de la croûte océanique descendante est profilée sur une très grande distance dans le sens de la plongée, en partant du bassin océanique profond jusqu'à 40 km de profondeur sous l'île de Vancouver. Les profondeurs des réflecteurs sont en accord avec les modèles de sismique réfraction et avec la sismicité de Benioff–Wadati. Les profils sismiques enregistrés sur terre révèlent deux bandes de réflexion indiquant un faible pendage vers le continent, à des profondeurs approximatives de 15 et 30 km, lesquelles ensuite se fusionnent au large en une bande de réflexion unique. Elles pourraient représenter un sous-placage de matériel océanique ou, par contre, pourraient ne pas être structurales mais plutôt représenter des zones de propriétés physiques contrastantes, possiblement causées par un fluide piégé. Les deux terrains étroits, le Pacific Rim formé de sédiments marins mésozoïques et le Terrain Crescent formé de volcanites marines éocènes, ont été charriés sous la marge et accrétés à cette dernière durant l'Éocène, il y a environ 42 Ma, près du commencement de la présente phase de subduction. Ils s'opposent à la plongée sous le continent du volumineux prisme sédimentaire accrété depuis ce temps. Le front de déformation est caractérisé par des failles de chevauchement avec pendage incliné vers les terres et coupant presque jusqu'au socle. Ces résultats et le bilan de masse de sédiments apportés comparés à ceux présents dans le prisme accrété suggèrent une subduction faible des sédiments dans le manteau. Les sédiments du bassin de Tofino, d'épaisseur maximale de 4 km, se sont accumulés sur le plateau continental au-dessus des terrains accrétés et du prisme accrétionnaire en voie de développement. [Traduit par la revue]