Les travaux de cartographie régionale de Eade (1966) et de Sharma (1978) ont permis d'identifier une bande de roches volcano-sédimentaires à l'ouest du lac Duhesme. Par la suite, Labbé et Bélanger (1998) ont introduit la Formation de Thor lors de travaux de cartographie à l'échelle 1/50 000 dans la région du lac Thier (feuillet SNRC 33H09) et l'ont assignée au Groupe de Duhesme. Deux affleurements situés dans la partie ouest du feuillet 23E12 ont également été associés à un lambeau de conglomérat isolé de la Formation de Thor par Lamothe et al. (2000) dans le feuillet 23E. Ces auteurs ont aussi retiré la Formation de Thor du Groupe de Duhesme en raison de la présence d'une discordance angulaire entre le lambeau conglomératique et les roches de la Formation de Dalmas, ce qui indiquerait que l'âge de ces deux unités est significativement différent. À la suite de leurs travaux de cartographie à l'échelle 1/50 000 dans la région du lac Dalmas (feuillet 33H09), Burniaux et al. (2018) ont raffiné les limites de la Formation de Thor. Ils ont également réintégré cette formation au sein du Groupe de Duhesme après avoir observé la nature concordante du contact entre ces roches métasédimentaires et celles de l'unité nAdl4 sus-jacente de la Formation de Dalmas.

Le nom de la Formation de Thor fait référence au lac Thor situé au centre de l'unité (Labbé et Bélanger, 1998). Le nom de ce lac n'est pas reconnu par la Commission de toponymie du Québec.

La Formation de Thor est composée de conglomérat polygénique interstratifié avec des bancs d'arénite lithique d'épaisseur généralement métrique (Labbé et Bélanger, 1998; Burniaux et al., 2018).

Le conglomérat est typiquement formé de 40 à 50 % de cailloux et de galets subanguleux à subarrondis. Cette proportion peut atteindre 90 % localement (Labbé et Bélanger, 1998; Burniaux et al., 2018). Les fragments de taille centimétrique à décimétrique présentent communément un allongement prononcé dans le sens de la linéation d’étirement, notamment dans le cas des fragments de composition plus mafique. La nature des cailloux et des galets s'apparente aux roches des formations de l’Escale (volcanites et roches intrusives mafiques à felsiques amphibolitisées) et de Dalmas (roches métasédimentaires et formations de fer à oxydes), mais comprend également des granitoïdes, de la diorite à hornblende et des fragments de quartz de provenance inconnue (Labbé et Bélanger, 1998). Les fragments les plus abondants sont les granitoïdes, les volcanites mafiques et le grès fin. La matrice de ce conglomérat est de composition similaire à celle des bancs d'arénite interstratifiés (Labbé et Bélanger, 1998). Le passage entre le conglomérat et ces lits arénitiques est graduel sur quelques centimètres et se traduit par la disparition progressive des fragments (Burniaux et al., 2018).

Dans les bancs d'arénite lithique, la roche est siliceuse, fortement recristallisée et finement à moyennement grenue (Labbé et Bélanger, 1998; Burniaux et al., 2018). Elle est de couleur gris moyen en surface fraiche et gris brunâtre en surface altérée. Les bancs arénitiques sont massifs, affichant peu de structures primaires. La schistosité est subtile et irrégulière, voire absente (Labbé et Bélanger, 1998; Burniaux et al., 2018). L'arénite renferme de la biotite, jusqu'à >30 % par endroits, de même que de la hornblende, de la magnétite, de la chlorite et de la pyrite (Burniaux et al., 2018). Elle peut contenir des lits à cailloux isolés ou des lamines de magnétite. Cette arénite diffère du métawacke de la Formation de Dalmas par son absence de schistosité et par son grade métamorphique possiblement moins élevé, ce qui se manifeste notamment par l'absence de grenat (Labbé et Bélanger, 1998). Toutefois, cette dernière caractéristique pourrait plutôt être attribuable à un protolite de composition différente.

Sur un seul affleurement (1996-MB-1163), la polarité stratigraphique vers le NE de l'unité est indiquée par la disposition de laminations obliques (Burniaux et al., 2018).