ABSTRACT
Crustal-scale seismic reflection data, acquired in 1992 by Lithoprobe, have yielded a continuous seismic cross-section across central Alberta and provide new constraints on the nature and extent of basement controls over Phanerozoic depositional and diagenetic processes in this part of the Western Canada Sedimentary Basin (WCSB). In particular, we recognize three styles of basement influence that have distinct seismic expressions: passive topographic effects, indicated by onlap, drape and infill of basin sediments over relief on the basal unconformity; faulting of the basement and overlying Cambrian strata; and abrupt lateral facies changes of uncertain origin, vertically overlying a deep-seated tectonic boundary. Taken together, examples from the seismic profile clearly demonstrate that basement structures have exerted subtle, but significant, influence over Phanerozoic paleogeography in this part of the WCSB.
Overall basement relief in this region is dominated by flexural effects associated with the Alberta Foreland Basin. However, older and more localized paleotopographic elements, with maximum vertical relief of 175 m and horizontal scales ranging from tens of metres to more than 50 km, are superimposed on the smooth basement surface. The most prominent basement high underlies the Leduc southern Alberta shelf margin on the western edge of the Precambrian Loverna Block; on the basis of onlapping relationships and systematic traveltime-difference minima with respect to the Second White Specks reflection, it appears to have been an area of positive relief from the Late Cambrian to Devonian. In the same region, the basement surface is broken up by small vertical offsets along a number of faults that appear to extend upward to the top of the Middle Cambrian Earlie Formation. One of the most striking linear features of the basin is the Rimbey-Meadowbrook reef chain, which overlies the ca. 1825 Ma Rimbey magmatic arc. In map view there is an imperfect alignment of the Rimbey-Meadowbrook trend with the aeromagnetic fabric of the basement, suggesting that if basement structures had controlled the reef orientation, the control must have been indirect in nature. However, juxtaposition of seismic images from opposite sides of the reef trend reveals a series of abrupt facies changes within Middle Cambrian to Middle Devonian strata that directly overly the Rimbey arc. In addition, the top-of-basement reflection (TBR) is less coherent and preceded by a high-amplitude, localized basement precursor (BP) event in the sediments. Deep-seated controls over the orientation of the reef foundation, and possibly over coeval fluid-circulation patterns in the basin, could explain the coincidence of these elements in the seismic profile.
RÉSUMÉ
Des données de réflexion sismique recueillies à l’échelle de la croûte terrestre, acquises en 1992 grâce au projet LITHOPROBE, ont donné une coupe sismique continue à travers le centre de l’Alberta et fournissent de nouvelles contraintes sur la nature et l’étendue des facteurs contrôlant la sédimentation du Phanérozoïque et les processus diagénétiques dans cette partie du bassin sédimentaire de l’Ouest canadien (BSOC). En particulier, nous reconnaissons trois styles d’influence du socle qui ont des expressions sismiques distinctes: 1) des effets topographiques passifs, indiqués par le chevauchement, le drapage et le remblai de sédiments de bassin par dessus le relief de la discordance de base; 2) la formation de failles dans le socle et les strates cambriennes sur-jacentes, et, 3) des changements de faciès latéraux soudains, d’origine incertaine, situés immédiatement au-dessus d’une profonde frontière tectonique. Pris ensembles, des exemples provenant de la coupe sismique démontrent clairement que les structures du socle ont exercé une influence subtile mais importante sur la paléotopographie phanérozoïque dans cette partie du BSOC.
Le relief du socle de la région dans son ensemble est dominé par les effets de flexure associés au bassin d’avantpays de l’Alberta. Par contre, des éléments paléotopographiques plus anciens et plus localisés, ayant un relief vertical maximum de 175 m et des étendues horizontales allant de dizaines de mètres à plus de 50 km, sont superposé à la surface égale du socle. La surface élevée du socle (“basement high”) la plus proéminente est sous-jacente à la formation Leduc sur la marge de la plate-forme du sud de l’Alberta, sur le bord ouest de bloc précambrien Loverna; en se basant sur les relations de chevauchement et les minimums systématiques dans la différence de temps de propagation (“traveltime-difference minima”) par rapport à la réflexion Second White Specks, il semble avoir été une surface de relief positif du Cambrien supérieur jusqu’au Dévonien. Dans la même région, la surface du socle est morcelée par de petits déplacements verticaux le long d’un certain nombre de failles qui semblent se prolonger jusqu’au haut de la formation Earlie du Cambrien moyen. L’une des caractéristiques linéaires les plus frappantes dans le bassin est la chaîne récifale Rimbey-Meadowbrook, qui recouvre l’arc magmatique Rimbey de ca. 1825 Ma. Dans une vue cartographique il existe un alignement imparfait de la direction Rimbey-Meadowbrook avec la fabrique aéromagnétique du socle, suggérant que si les structures du socle avaient contrôlé l’orientation des récifs, ce contrôle avait dû être de nature indirecte. Par contre, la juxtaposition d’images sismiques provenant de côtés opposés de la direction récifale révèle une série de changements de faciès soudains au sein des couches du Cambrien moyen au Dévonien moyen qui recouvrent directement l’arc Rimbey. En plus, la réflection au sommet du socle (RSS) est moins cohérente et précédée par un précurseur de socle (PS) à haute amplitude localisé dans les sédiments. Des éléments contrôlants, situés en profondeur, sur l’orientation de fondation des récifs, et peut-être sur les schèmes de circulation contemporains dans le bassin, pourraient expliquer la coïncidence de ces éléments dans la coupe sismique.
Traduit par Marc Charest