Abstract

We present a processing sequence that attempts to balance geometrical and amplitude analyses in order to recover the maximum information from deep seismic reflection data. The approach, which is guided by the interpretation of other deep geophysical data sets (magnetotellurics, refraction), is applied to Lithoprobe seismic reflection line 28 across the central and northern Abitibi belt. We show, in particular, how amplitude analyses help to quantify the depth of penetration of seismic energy as well as the crustal reflectivity. Apparent lateral variations of deep structures (e.g., the Moho) can be directly related to the high levels of noise that limit the signal penetration depth. We propose a geological model that satisfies all deep geophysical constraints. In this model, the mid crust south of Casa-Berardi tectonic zone consists of imbricated volcanic–plutonic and sedimentary lithologies, which are probably comparable to the mid-crustal section of the Kapuskasing structural zone, and in this paper are referred to as "the Abitibi plate." The lithologies are characterized by high reflectivity, while north of Casa-Berardi tectonic zone the mid crust is dominantly Opatica plutonic lithologies, of lower reflectivity. In this scenario, supracrustal rocks of the Abitibi belt overlie the Opatica plutonic belt, whereas the Abitibi plate extends beneath the Opatica plutonic belt. The boundary between the Opatica plutonic belt and the Abitibi plate is a northward-dipping décollement extending from mid crust in the south to lower crust in the north. The Casa-Berardi tectonic zone appears to be a crustal boundary affecting upper and middle crust down to 20 km, between northern polycyclic terranes and southern monocyclic ones. The uniformity of the lower crust suggests that its formation was decoupled from that of the intermediate to upper crust.

Nous présentons une méthode de traitement séquentiel des données qui tend à harmoniser les résultats des analyses de géométrie et d'amplitude, afin de tirer le maximum d'information des données de sismique réflexion profonde. La procédure adoptée est guidée par l'interprétation d'autres données de géophysique profonde (magnétotelluriques, réfraction), et elle est appliquée aux données de la ligne 28 de sismique réflexion du projet Lithoprobe, qui traverse le centre et le nord de la zone d'Abitibi. Nous démontrons, en particulier, à quel point sont utiles les analyses d'amplitude pour évaluer quantitativement la profondeur de pénétration de l'énergie sismique et aussi la réflectivité crustale. Les variations latérales apparentes des structures profondes (ex. le Moho) peuvent être liées directement aux niveaux élevés de bruit qui atténuent la pénétration du signal. Nous proposons un modèle géologique qui répond à toutes les contraintes impliquées par la géophysique profonde. Dans ce modèle, la croûte médiane au sud de la zone tectonique de Casa-Berardi est formée de lithologies sédimentaires et volcano-plutoniques imbriquées, qui peuvent être comparées à la coupe de croûte médiane de la zone structurale de Kapuskasing, référées ici comme « la plaque d'Abitibi ». Ces lithologies sont caractérisées par une forte réflectivité, tandis qu'au nord de la zone tectonique de Casa-Berardi la croûte médiane est dominée par les lithologies plutoniques d'Opatica qui présente une plus faible réflectivité. Selon notre modèle, les roches supracrustales de la zone d'Abitibi recouvrent la zone plutonique d'Opatica, tandis que la plaque d'Abitibi s'étend sous la zone plutonique d'Opatica. La limite entre la zone plutonique d'Opatica et la plaque d'Abitibi correspond à un décollement incliné vers le nord, qui s'étend de la croûte médiane dans la sud jusqu'à la croûte inférieure dans le nord. La zone tectonique de Casa-Berardi apparaît comme une limite crustale affectant la croûte supérieure et médiane jusqu'à 20 km de profondeur, entre les terrains polycycliques du nord et les terrains monocycliques du sud. L'uniformité de la croûte inférieure suggère que sa formation résulte du découplement de ce qui formait la croûte intermédiaire à supérieure.

[Traduit par la rédaction]