ABSTRACT
The Peace River Arch (PRA) is a roughly east-west striking cratonic element of the Western Canada Sedimentary Basin that cuts across the trend of underlying Paleoproterozoic basement tectonic domains at a high angle. This region preserves several distinct phases of tectonic evolution during the Phanerozoic that included an early- to mid-Paleozoic arch phase and a Carboniferous-to- Triassic embayment phase. In 1994, Lithoprobe recorded the first public-domain regional seismic-reflection survey across the PRA, a 627-km transect called the Peace River Arch Industry Seismic Experiment (PRAISE). This survey combined typical industry acquisition parameters with large shot-receiver offsets (>6 km) and long recording times (18 s) to image both bedding-scale and crustal-scale tectonic elements. The regional extent, continuity and long recording times of the PRAISE seismic profiles are exploited here to examine various aspects of basement and basin evolution from Middle Cambrian to Triassic time. Key findings of this investigation are: (1) a greater than expected role for onlap in the overall northward thinning of the Cambro-Ordovician sedimentary wedge onto the southern flank of the PRA; (2) evidence for a previously unrecognized pre-Middle Devonian deformational event that produced broad, low-relief folds in Cambro-Ordovician rocks; (3) seismic evidence that some Granite Wash deposits formed within Upper Devonian grabens that may have been precursors to Carboniferous extensional faults; (4) a spatial overlap of the southeastern arm of the Fort St. John graben with a strong, east-dipping reflection fabric developed in basement rocks of the Ksituan domain, but otherwise an absence of definitive seismic evidence to link Phanerozoic extensional faults directly with antecedent basement structures; (5) observation of strain partitioning within some northwest-trending Carboniferous extensional structures, including the Tangent and Dunvegan Faults, that exhibits characteristics of extensional forced folding; (6) evidence that westward thickening of Lower and Middle Triassic strata beneath the Upper Triassic Coplin Unconformity is primarily the result of tilting and erosion. One of the most spectacular discoveries from the reflection profiles is a sequence of exceptionally continuous, subhorizontal basement reflections interpreted as Paleoproterozoic mafic sills that intruded into the upper crust of the eastern and central PRA. This network of sills may have modified the rheology of the crust by acting as strong beams, thus providing a possible mechanism for localization of anomalous stresses that ultimately controlled the vertical tectonic evolution of the Peace River Arch.
RÉSUMÉ
L’arche de Peace River (APR), un élément cratonique du bassin sédimentaire de l’ouest du Canada, est orienté grossièrement est-ouest, ce qui recoupe la direction générale des domaines du socle tectonique du Paléoprotérozoïque avec un angle élevé. Cette région a conservé plusieurs phases distinctes d’évolution tectonique pendant le Phanérozoïque, qui comprend une phase d’arche du Paléozoïque inférieur à moyen et une phase de baie du Carbonifère au Trias. En 1994, le projet Lithoprobe a enregistré le premier levé sismique-réflexion régional du domaine public passant à travers l’APR, un transect de 627 km appelé le “Peace River Arch Industry Seismic Experiment” (PRAISE).Ce levé a combiné des paramètres d’acquisition typiques industriels avec de larges récepteurs de tirs déportés (> 6 km) et de longues durées d’enregistrement (18 s) pour représenter graphiquement les éléments tectoniques à la fois à l’échelle du litage et à celle de la croûte. L’importance régionale, la continuité et la longue durée d’enregistrement des profils sismiques PRAISE sont exploités, ici, pour examiner les différents aspects de l’évolution du socle et du bassin du Cambrien moyen au Trias. Les éléments-clés de cette étude sont: (1) un rôle plus important que soupçonné du biseautage d’ aggradation dû à l’amincissement général vers le nord du biseau sédimentaire du Cambro-Ordovicien sur le flanc sud de l’APR; (2) l’évidence d’un événement de déformation pré-Dévonien moyen n’ayant pas été reconnu auparavant, qui a produit des plis ouverts de faible relief dans les roches de l’Ordovicien; (3) l’évidence sismique que des dépôts du Granite Wash se sont formés à l’intérieur de fossés d’effondrement tectonique du Dévonien supérieur qui ont pu être des précurseurs aux failles d’extension du Carbonifère; (4) un recouvrement spatial du bras sud-est du graben de Fort St-John avec une forte fabrique inclinée vers l’est des réflecteurs, développée dans les roches du socle du domaine Ksituan, mais autrement une absence d’évidence sismique définitive liant les failles d’extension du Phanérozoïque directement avec des structures antécédentes du socle; (5) l’observation d’un partage de la déformation à l’intérieur de certaines structures d’extension du Carbonifère de direction nord-ouest, incluant les failles Tangent et Dunvegan, qui montrent des caractéristiques de plissement d’extension forcé; (6) l’évidence que l’épaississement vers l’ouest des couches du Trias inférieur et moyen sous la discordance du Trias supérieur de Coplin est tout d’abord le résultat de l’inclinaison des couches et de l’érosion. L’une des plus spectaculaires découvertes faite à partir des profils de réflexion est une séquence de réflexion du socle exceptionnellement continue et subhorizontale interprétée comme des filons-couches mafiques en intrusion dans la croûte supérieure de l’APR orientale et centrale. Ce réseau de filons-couches a pu modifier la rhéologie de la croûte en agissant comme de fortes poutres, fournissant ainsi un mécanisme possible pour localiser des stress anormaux qui ont pu ultimement contrôler l’évolution tectonique verticale de l’arche de Peace River.
Traduit par Lynn Gagnon
