Abstract

Electromagnetic investigations of the Kapuskasing uplift show that the gross electrical conductivity structure of the present crust is subhorizontal (contrary to the lithology as defined by seismic experiments), with increasing conductivity with depth, a feature common to most continental crusts. The current upper crust of the Chapleau block includes zones of reduced resistivity; the near-surface expression of the Ivanhoe Lake cataclastic zone (< 1 km in depth and 600 m in width), with resistivities of a few hundred ohm metres, is typical of fluid infilling weathered rocks. At least two other zones are less resistive (ρ < 12 kΩ∙m) than the typical upper-crustal Chapleau block (> 40 kΩ∙m), these include a subhorizontal layer at ~ 5 km and a subhorizontal to dipping layer at ~ 2 km. The deeper layer is interpreted as imaging deep fluids (porosities > 0.5%) postdating the uplift. The shallower feature, possibly related to the seismically detected detachment zone dipping at ~ 15° could be imaging conductors such as recent fluids or remnants of solid films precipitated at grain boundaries by more ancient fluids.Auger spectrometry of high-grade rocks exposed near the extrapolated surface expression of the shallower conductor reveals that fragments of graphite films (3–30 nm thick) are commonly found at grain boundaries, whereas traces of sulphur and chlorine are relatively rare. The electrical resistivity of these rocks was measured in laboratory and is lower than normally observed for similar high-grade rocks from other parts of the Canadian shield (5–25 kΩ∙m as opposed to 30–100 kΩ∙m).The Kapuskasing Uplift has opened a new area of research on upper-mantle conductivity structure from surface electromagnetic field measurements, an endeavour believed impossible until now.

Les études électromagnétiques du soulèvement de Kapuskasing révèlent que la structure de la conductivité électrique de la croûte actuelle est subhorizontale (contrairement à la lithologie telle que définie par les relevés sismiques), avec une conductivité croissante en fonction de la profondeur, une particularité commune à la plupart des croûtes continentales. La croûte supérieure du bloc de Chapleau inclut des zones de résistivité réduite : près de la surface, la Zone cataclastique du lac Ivanhoe (< 1 km en profondeur et 600 m de largeur), avec des résistivités de quelques centaines d'ohm-mètres typiques de roches altérées par infiltration de fluides. Il existe au moins deux autres zones de résistivité (ρ < 12 kΩ∙m) inférieure aux résistivités typiques de la croûte supérieure du bloc de Chapleau (> 40 kΩ∙m), incluant une couche subhorizontale (à ~ 5 km) et une couche subhorizontale à inclinée (à ~ 2 km). La couche la plus profonde est interprétée comme résultant de la présence des fluides (porosités > 0,5%) postdatant le soulèvement. La structure moins profonde, associée probablement à la zone de détachement inclinée à ~ 15° et détectée par la sismique, peut représenter des conducteurs tels des fluides récents ou des résidus de films solides précipités à la périphérie des grains par des fluides plus ancièns.La spectrométrie Auger des roches de degré métamorphique élevé, en affleurement près de la surface extrapolée du conducteur le moins profond, révèle que des fragments de films de graphite (3–30 nm d'épaisseur) sont fréquemment présents à la périphérie des grains, tandis que les traces de soufre et de chlore sont relativement rares. La résistivité électrique de ces roches a été mesurée en laboratoire, elle est plus faible que celle observée normalement pour les roches de degré analogue provenant d'autres régions du Bouclier canadien (de 5–25 kΩ∙m comparativement à 30–100 kΩ∙m).Le soulèvement de Kapuskasing a ouvert un nouveau champ de recherche portant sur la structure de la conductivité du manteau supérieur au moyen de mesures électromagnétiques prises en surface, tâche que l'on considérait impossible jusqu'à présent. [Traduit par la rédaction]