Abstract

We applied an iterative combination of two-dimensional traveltime inversion and amplitude forward modelling to seismic refraction data along a 350 km along-strike profile in the Coast Belt of the southern Canadian Cordillera to determine crust and upper mantle P-wave velocity structure. The crustal model features a thin (0.5–3.0 km) near-surface layer with an average velocity of 4.4 km/s, and upper-, middle-, and lower-crustal strata which are each approximately 10 km thick and have velocities ranging from 6.2 to 6.7 km/s. The Moho appears as a 2 km thick transitional layer with an average depth of 35 km and overlies an upper mantle with a poorly constrained velocity of over 8 km/s. Other interpretations indicate that this profile lies within a collision zone between the Insular superterrane and the ancient North American margin and propose two collision-zone models: (i) crustal delamination, whereby the Insular superterrane was displaced along east-vergent faults over the terranes below; and (ii) crustal wedging, in which interfingering of Insular rocks occurs throughout the crust. The latter model involves thick layers of Insular material beneath the Coast Belt profile, but crustal velocities indicate predominantly non-Insular material, thereby favoring the crustal delamination model. Comparisons of the velocity model with data from the proximate reflection lines show that the top of the Moho transition zone corresponds with the reflection Moho. Comparisons with other studies suggest that likely sources for intracrustal wide-angle reflections observed in the refraction data are structural features, lithological contrasts, and transition zones surrounding a region of layered porosity in the crust.

Une méthode d'approximations successives, combinant l'inversion des temps-distances à deux dimensions et les amplitudes directes modélisées, a été appliquée au traitement des données de sismique réfraction enregistrées le long de la direction d'un profil de 350 km de longueur, dans le Domaine côtier de la Cordillère canadienne méridionale, afin de déterminer la structure de vitesse des ondes P dans la croûte et le manteau supérieur. Le modèle structural présente une mince couche près de la surface (0,5–3,0 km) caractérisée par une vitesse moyenne de 4,4 km/s, incluant des strates inférieur, médiane et supérieur possédant chacune une épaisseur approximative de 10 km et dont les vitesses variant de 6,2 à 6,7 km/s. Le Moho apparaît comme une couche transitionnelle d'une épaisseur de 2 km, à une profondeur moyenne de 35 km, et il recouvre le manteau supérieur de vitesse plus grande que 8 km/s et plus ou moins variable. D'autres interprétations préfèrent placer ce profil dans une zone de collision entre le superterrane insulaire et l'ancienne marge du continent Nord-Américain, et deux modèles ont été élaborés pour la zone de collision : (i) une délamination crustale, impliquant le déplacement du superterrane insulaire le long des failles de vergence est sur les terranes sous-jacents; (ii) un biseautage crustal, dans lequel l'interdigitation des roches du terrane insulaire se manifeste au travers la croûte. Selon ce dernier modèle, il y aurait d'épaisses couches de matériel insulaire sous le profil du Domaine côtier, cependant les vitesses crustales indiquent plutôt une prédominance de matériel non-insulaire, favorisant le modèle de délamination crustale. Les comparaisons du modèle des vitesses avec les données enregistrées près des lignes de réflexion montrent que le sommet de la zone de transition du Moho coïncide avec la réflexion du Moho. Les comparaisons avec d'autres études suggèrent que les causes probables des réflexions intracrustales à grand angle observées dans les données de réfraction sont des formes structurales, des contrastes lithologiques et des zones de transition entourant une région de porosité litée dans la croûte. [Traduit par la rédaction]