Abstract

We present velocity models for two seismic wide–angle-refraction profiles across the Archean Abitibi greenstone belt and the Pontiac Subprovince. The seismic profiles are 210 and 220 km long. Traveltime inversion and amplitude forward modelling were used to obtain two-dimensional velocity structure and interface geometry. The main features of the velocity models include (1) three crustal layers; (2) variable velocities (5.6–6.4 km/s) in the upper crust (~0–12 km), with the higher velocities generally associated with mafic metavolcanics and the lower velocities with metasediments and granitic plutons; (3) a relatively uniform middle crust (~12–30 km) with velocities ranging from 6.4 to 6.6 km/s; (4) a velocity increase of 0.3 km/s across the middle crust–lower crust boundary; (5) a lower crust (~30–40 km) with velocities increasing from 6.9 km/s at the top to 7.3 km/s at the base; (6) an average upper mantle velocity of 8.15 km/s; (7) depth to Moho of about 40 km in the north-central Abitibi belt, decreasing southward to 37 km beneath the Pontiac Subprovince; and (8) observed attenuation of seismic energy propagating through the Casa–Berardi deformation zone, suggesting a complex structure in this fault zone. The velocity model is generally consistent with seismic reflection interpretations that suggest that the shallow supracrustal assemblages form an allochthonous veneer, overlying a mid-crustal imbricate sequence of metaplutonic and metasedimentary rocks. The uniform-velocity structure below 12 km depth indicates that the tectonic zones juxtaposing disparate crustal blocks may have limited depth extent. The 40 km thick crust and 10 km thick high-velocity lower crustal layer exceed the thicknesses observed in other studies of Archean crust.

Nous présentons les modèles de vitesse pour deux profils de sismique grand-angle–réfraction à travers la ceinture archéenne de roches vertes d'Abitibi et la sous-province de Pontiac. Ces profils s'étendent sur une longueur de 210 et 220 km. L'inversion des temps de parcours et la modélisation directe de l'amplitude ont été utilisées pour obtenir la structure de vitesse bidimensionnelle et la géométrie de l'interface. Ces modèles de vitesse présentent les particularités suivantes : (1) trois couches crustales; (2) des vitesses variables (5,6–6,4 km/s) dans la croûte supérieure (~0–12 km), avec généralement les plus grandes vitesses associées aux métavolcaniques mafiques et les plus faibles vitesses associées aux métasédiments et aux plutons granitiques; (3) une croûte moyenne relativement uniforme (~12–30 km) avec des vitesses variant de 6,4 à 6,6 km/s; (4) une augmentation de vitesse de 0,3 km/s en traversant la limite croûte moyenne–croûte inférieure; (5) une croûte inférieure (~30–40 km) caractérisée par un accroissement de vitesse passant de 6,9 km/s au sommet à 7,3 km/s à la base; (6) une vitesse moyenne dans le manteau supérieur de 8,15 km/s; (7) une profondeur du Moho à environ 40 km sous la portion nord-centrale de la ceinture d'Abitibi, diminuant à 37 km vers le sud sous la sous-province de Pontiac; et (8) une atténuation de l'énergie sismique se propageant à travers la zone de déformation de Casa–Berardi, ce qui suggère une structure complexe dans cette zone de failles. Le modèle de vitesse s'accorde, généralement, avec les interprétations de sismique réflexion qui suggèrent que les assemblages supracrustaux peu profonds ne représentent qu'une mince pellicule allochtone, recouvrant une séquence de croûte moyenne formée par l'imbrication de roches métaplutoniques et métasédimentaires. La vitesse uniforme obtenue en dessous de 12 km indique que les zones tectoniques, juxtaposant des blocs crustaux hétérogènes, ont probablement une profondeur limitée. Les épaisseurs de 40 km pour la croûte et de 10 km pour la croûte inférieure à vitesse élevée excèdent les épaisseurs qui ont été décrites dans d'autres études de la croûte archéenne. [Traduit par la rédaction]