Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

L'architecture des cratons archéens demeure mal connue, principalement à cause de leurs physiographies correspondant généralement à des pénéplaines, limitant ainsi la compréhension de leurs évolutions structurales et tectoniques. De par sa vaste superficie (200 X 400 km), la ceinture de roches vertes de l'Abitibi (CVA) offre une occasion inégalée d'étudier la géométrie tridimensionelle des assemblages volcanosédimentaires et plutoniques. De plus, plusieurs levés de sismique-réflection Lithoprobe ont été récemment effectués dans la partie ouest de la CVA au Québec, fournissant ainsi une image géométrique de l'ensemble de cette croûte archéenne. Afin de réconcilier la géométrie structurale «à dominance verticale» documentée à la surface de la CVA avec celle «à dominance horizontale» observée sur ces profils sismiques, cette étude a privilégiée une méthodologie basée sur une intégration de données pluridisciplinaires dans ce secteur.

Des travaux de terrain ont servi à l'acquisition directe de données géométriques et structurales le long de plusieurs failles et plutons caractérisés par de faibles pendages. Un échantillonnage a servi au traitement et à l'analyse en laboratoire de données cinématiques et métamorphiques. L'analyse des mesures de densité des différentes lithologies a été utilisée pour la modélisation des données gravimétriques. La confrontation et l'intégration de toutes ces données avec celles fournies par les profils sismiques Lithoprobe #25, 27 et 28 a permis de déterminer que la géométrie structurale tridimensionelle de la CVA a été acquise au cours d'un épisode en compression D, (subdivisé en trois phases précoce, principale et tardive) et d'un épisode en décrochement D2. Cette thèse correspond à un recueil de trois articles scientifiques concernant la géologie structurale et le plutonisme dans les parties centrale- et nord-ouest de la CVA.

Dans le premier article, nous avons décrit deux failles de chevauchement D, à pendage faible à modéré vers le nord, caractérisées par des linéations d'étirement plongeant dans le sens du pendage et des mouvements inverses, respectivement localisées le long des contacts nord des domaines sédimentaires de Taïbi et de Chicobi. Ces failles peuvent être corrélées avec des réflecteurs sismiques du profil Lithoprobe #28, qui s'enracinent sous la CVA le long de grands réflecteurs rectilignes à curviligne avec de faibles pendage au nord. Cette géométrie suggère un épisode majeur de chevauchement à vergence vers le sud et le sud-ouest ayant développé: 1) un éventail d'imbrication au niveau de la croûte supérieure représenté par la CVA d'une profondeur de 6-9 km et 2) des décollements, rampes et plis de culmination ou antiformes d'imbrications dans la croûte médiane (profondeur 6-20 km) similaire au style structural documenté dans les ceintures plutonique-gneissique d'Opatica et métasédimentaire du Pontiac. Cette géométrie initialle de la croûte a ensuite été affectée par des failles inverses de forme listrique en profondeur montrant des déplacements kilométriques, ainsi que par des failles de décrochements dextres ayant plissées et redressées localement les failles de chevauchement D1.

Dans le second article, nous avons documenté plusieurs plutons syntectoniques entourés d'une auréole métamorphique au faciès amphibolite à l'intérieur d'une large zone montrant des pendages faibles à modérés vers le nord dans le secteur du lac Abitibi. Cette zone a été interprétée comme une large zone de transfert en extension développée en bordure d'une faille majeure de décrochement dextre D2, la Faille Macamic. Plusieurs mécanismes d'emplacement et de transfert de matériel, tels la dilatation et Fécartement de failles, l'expansion latérale, le fluage ductile dans les murs encaissants et le déplacement sommital de blocs, ont permis simultanément dans différentes parties du secteur l'emplacement de plusieurs plutons dans ce site structural préférentiel. Le transfert de mouvements entre les failles D2 a uniquement opéré sous des conditions amphibolites (500 à 700°C) pendant l'emplacement des plutons (2696 à 2690 Ma), alors que le refroidissement des plutons au faciès schiste vert (<500°C) a entrainé le blocage de cette zone. Une relation symbiotique est proposée entre le plutonisme, le métamorphisme et la propagation des failles de décrochement dextre D2 au cours d'un événement de transpression tardif à l'échelle de la Province du Supérieur.

Dans le troisième article, l'intégration de données structurales et gravimétriques avec les profils sismiques Lithoprobe #25 et 27 a servi à documenter que la géométrie tridimensionelle et la signature sismique de la croûte supérieure et médiane résulte de la superposition de failles de décrochement, d'une profondeur maximale d'environ 10 km ayant permises l'emplacement contemporain de plutons syntectoniques, sur un événement initial de chevauchement à vergence vers le sud et le sud-ouest. La modélisation gravimétrique a notamment illustré que: 1) la Faille Chicobi-Nord possède un pendage modéré au nord et s'enracine sous la CVA d'une profondeur de 3 km à cet endroit, 2) l'Anticlinal du lac Abitibi représente probablement un pli de culmination sous-jacent à une rampe le long d'une faille de chevauchement majeure à faible pendage au nord située au contact des groupes de Kinojevis et de Hunter Mine, 3) les unités lithostratigraphiques de la partie centrale de la CVA forment des feuillets de 3 à 8 km d'épaisseur ayant un pendage faible à modéré vers le nord, 4) le parallélisme de plusieurs conduits plutoniques nourriciers et des linéations magmatiques dans les plutons et d'étirement dans les failles de décrochement dextre-oblique adjacentes supporte l'emplacement des plutons par le biais de ces failles, 5) la zone de transfert en extension du lac Abitibi est le site de plutons en forme de feuillets tabulaires à faible plongée au nord le long ou près de la base de la CVA.

La géométrie tridimensionelle et l'évolution structurale des assemblages volcanosédimentaires et plutoniques de la CVA ressemblent en de nombreux points aux portions à faible pression et haute température des ceintures orogéniques phanérozoïques développées dans un contexte tectonique de convergence de plaques.