Historique et méthodologie

Une faille, séparant ce qui allait être défini a posteriori comme les domaines Nord et lithotectonique de Kovik, est identifiée par Bergeron (1959) au NE du lac Serpentine à la suite de la campagne de l’été 1958. Bergeron ne précise pas le mouvement de la faille. À l’issue d’un levé cartographique à l’échelle du nord de l’Ungava en 1973, Taylor (1982) rapporte succinctement (page 26) que le contact entre les roches de la ceinture (Domaine Nord) et les paragneiss (Nituk) au nord est marqué par une faille de décrochement, bien développée, qui peut être suivie sur une distance de 30 km à l’ouest du lac Françoys-Malherbe. L’expression de cette faille se traduit par des zones de cisaillement dont l’épaisseur atteint 30 m ou par des gouges de faille de ~3 m. Le plan de la faille montre un pendage vers le sud avec un angle compris entre 35° et 50°.

La zone de cisaillement est cartographiée en 1983 (parties est du feuillet 35G15 et ouest du feuillet 35G16) par Lamothe et al. (1984). Ces auteurs la décrivent comme une faille de chevauchement permettant au Groupe de Watts de reposer structuralement sur le Domaine lithotectonique de Kovik. La faille est cartographiée en 1984 sur une longueur de >90 km à l’ouest du lac Françoys-Malherbe par Hervet (1984) et en 1985 par Tremblay (1985), mais cette fois-ci comme un chevauchement du bloc Narsajuaq-Kovik sur le Domaine Nord. Tremblay (1991) la cartographie dans l’extrême ouest du Domaine Nord en 1986, comme une faille de chevauchement du Domaine Nord sur le Domaine lithotectonique de Kovik.

Cette zone de cisaillement a été incorporée dans un modèle d’antiforme d’envergure régionale par Hoffman (1985), dans lequel les domaines Nord et Sud constituent une nappe paléoprotérozoïque sur le soubassement archéen (Province du Supérieur) qui affleurerait également au nord de la nappe par une structure antiforme (Antiforme de Kovik). Le cisaillement est alors interprété comme le décollement basal nord qui se poursuit sur l’ensemble du contact entre le Domaine lithotectonique de Kovik et le Domaine Nord.

La Commission géologique du Canada (St-Onge et Lucas, 1989a; 1989b) procède, entre 1985 et 1987, à des levés géologiques détaillés (St-Onge et Lucas, 1989a; 1989b) à l’est du lac Françoys-Malherbe (feuillets 35G15, 35G16 et 35H13). Ces travaux de cartographie couvrent l’extension orientale de la zone de cisaillement, le long du contact entre le Domaine lithotectonique de Kovik et le Groupe de Watts sur >50 km.

La dénomination de Zone de cisaillement de Malherbe (ZCmal) est introduite par Mathieu et Beaudette (2019) à la suite de travaux de cartographique à l’été 2018.

L’emprise de la ZCmal a été déterminée à partir de l’intensité de la déformation, de la présence de structures associées aux zones de déformation (C/S, mylonites, etc.), tout en prenant en compte la cohérence des données structurales, notamment le sens des indicateurs cinématiques.

 

Limites et morphologie

Unités stratigraphiques concernées

Les unités stratigraphiques affectées par la ZCmal sont, du nord vers le sud :

• le Complexe de Kovik;
• la Formation de Nituk;
• le Groupe de Watts.

Il est à noter que, dans le secteur à l’étude, le cisaillement a généré une série d’écailles tectoniques d’épaisseur décamétrique à hectométrique sur toute la longueur de la ZCmal. Il en a résulté une imbrication et une répétition des lithologies; il est donc possible d’observer plusieurs fois le contact Nituk-Kovik sur un même transect.

Caractéristiques structurales

 

❯ Fabriques principales

 

L’étude structurale présentée ci-dessous concerne le segment oriental de la ZCmal, soit la bande de 51 km à l’est du lac éponyme définie dans le BG 2019-04 (Mathieu et Beaudette, 2019). Les données utilisées incluent celles de Lamothe et al. (1984), de St-Onge et Lucas (1989a, 1989b et 1997) et de Mathieu et Beaudette (2019).

La foliation principale de la Zone de cisaillement de Malherbe peut-être observée dans le Groupe de Watts, la Formation de Nituk et le Complexe de Kovik. Cette foliation tectonométamorphique est très bien développée : elle est orientée globalement E-W et à pendage faible à modéré vers le sud. La linéation minérale et d’étirement est de direction N-S, à faible plongée en aval de la direction de la foliation (down-dip), et est donc incompatible avec le décrochement initialement rapporté par Taylor (1982).

 

La fabrique principale dans les roches intrusives du Complexe de Kovik est caractérisée par une foliation lépidoblastique définie par la biotite et la muscovite ainsi que l’alignement préférentiel des lattes de plagioclase. Localement, des bandes mylonitiques métriques sont observées. Des plans à phyllosilicates et à grains très fins quartzofeldspathiques contournent des amas centimétriques de plagioclase et de lentilles aplaties de quartz (5 à 10 mm de long et de large pour 1 mm d’épaisseur). La linéation d’étirement est définie par des tiges de quartz.

La fabrique principale dans la Formation de Nituk se manifeste par un alignement préférentiel des amphiboles (actinote et hornblende) ainsi que des phyllosilicates (muscovite et biotite). La linéation minérale et d’étirement est définie par l’orientation minéraux ferromagnésiens en baguettes et par de courtes tiges de quartz dans le paragneiss. Des bandes généralement centimétriques à métriques de mylonite sont observées. Par contre, certains niveaux mylonitiques atteignent localement 100 m de puissance.

La fabrique planaire principale dans le Groupe de Watts est une foliation pénétrative définie par la hornblende ainsi que par le plagioclase. Dans les sections plus déformées ou plus altérées, la fabrique principale est une schistosité composée de plans à séricite-chlorite contournant des amas feldspathiques en forme d’amande. La linéation minérale est définie par les minéraux ferromagnésiens et localement par le plagioclase. Des niveaux mylonitiques d’épaisseur métrique à décamétrique sont présents.

❯ Autres fabriques

L’intensité de la déformation associée à la ZCmal oblitère la majorité des fabriques antérieures dans les roches du Nituk et du Watts. Néanmoins, il est possible d’observer ponctuellement un litage magmatique primaire transposé dans les gabbros du Groupe de Watts.

❯ Plis

 

Les observations de terrain montrent l’existence de plis à longueur d’onde métrique à plurimétrique affectant tant les roches de la Formation de Nituk que celles du Groupe de Watts. Les plans axiaux sont déjetés à couchés et la charnière est subhorizontale. Une phase de plissement affecte la ZCmal.

À l’échelle de la carte, la ZCmal montre en plusieurs endroits une légère ondulation amplifiée par la topographie. L’ondulation des bandes du Nituk est plus prononcée que celle du Watts, où elle est quasi inexistante. Ces ondulations sont compatibles avec la timide dispersion des mesures planaires et linéaires, respectivement dans les hémisphères nord et sud des stéréogrammes. L’analyse statistique des mesures planaires permet de déterminer une charnière théorique à partir du plan π qui est elle même contenue dans le plan π des linéations (stéréogrammes). À cause de la faible dispersion des mesures, le plan axial ne peut être que droit. La charnière théorique calculée est de 188°/32°.

Les auteurs antérieurs définissent deux phases de plissement affectant l’est du Domaine Nord (Gélinas, 1961; St-Onge et Lucas, 1992). Le premier épisode de plissement est noté P₂, à trace axiale E-W et issu d’un épisode de déformation coaxiale à celui responsable de la fabrique régionale. Le second épisode, noté P₃, serait à l’origine du plissement compatible avec la faible dispersion des données structurales de la ZCmal. Néanmoins, en raison de l’ondulation quasi inexistante dans les roches du Groupe de Watts et celle un peu plus prononcée dans celles du socle, le plissement apparent de la ZCmal pourrait être causé par le déplacement du Domaine Nord sur un substrat offrant une morphologie en promontoires et vallons, et non par un épisode P₃ de compression E-W.

 

❯ Relations de recoupement

Non observées.

 

❯ Cinématique

 

Peu d’observations de terrain ont été réalisées afin de contraindre la cinématique de la Zone de cisaillement de Malherbe lors de la campagne de cartographie à l’été 2018. Quelques sites d’observation dans la ZCmal montrent des évidences d’un mouvement du toit vers le nord, c’est-à-dire d’un mouvement inverse de la ZCmal, et des indicateurs antithétiques sont observés localement (photo). De plus, la zone de cisaillement est plissée, compliquant davantage l’interprétation du mouvement. Les indicateurs cinématiques sont en majorité des fabriques C/S dans les tonalites du Kovik et les paragneiss du Nituk et des boudins de quartz sigmoïdaux.

Néanmoins, un transect réalisé par Gélinas et al. (2021) sur la ZCMal et l’analyse subséquente des pétrofabriques du quartz a permis de déterminer que la majorité des échantillons est compatible avec un mouvement du toit vers le nord.

 

Style de la déformation

Le style de la déformation de la ZCmal est hétérogène : des bandes parallèles métriques à décamétriques de mylonite délimitent des blocs moindrement déformés.

 

Caractéristiques métamorphiques

Au microscope, la fabrique principale s’exprime dans les roches de la Formation de Nituk par un alignement préférentiel de la biotite et de la muscovite (pPni1) ainsi que par une foliation nématoblastique définie par un assemblage d’actinote et d’une première génération de hornblende (pPni6). Une seconde génération de hornblende se développe au détriment de l’actinote et influence légèrement la foliation tout en la recoupant, impliquant l’atteinte du pic métamorphique à la fin de l’activité de la ZCmal. Les feuillets de chlorite se développent au détriment des cristaux de hornblende et de biotite, indépendamment de la foliation, ce qui montre qu’elle est postcinématique. La foliation principale contourne les grenats porphyroclastiques et pœciloblastiques (majoritairement des inclusions de quartz). Le quartz présente couramment une extinction ondulante.

La foliation des tonalites du Complexe de Kovik est définie par les feuillets de biotite et de muscovite lépidoblastiques. Les plagioclases porphyroclastiques sont fortement altérés en séricite. Le quartz présente une extinction ondulante en sous-grain ainsi que des figures de migration de bordure de grains, contraignant la température entre 500 °C et 700 °C (Stipp et al., 2002).

Le plagioclase des gabbros du Groupe de Watts montre une extinction en sous-grain et un début d’interdigitation, caractéristique d’une recristallisation dynamique comprise entre 400 °C et 500 °C (Passchier et Trouw, 2005). Les amas de minéraux ferromagnésiens sont principalement constitués de hornblende nématoblastique aplatie selon la foliation qui est partiellement remplacée par une bordure de biotite brune. Le sphène précinématique conserve localement un cœur d’ilménite, témoignant d’une augmentation de la pression lors du métamorphisme prograde (Kohn, 2017). Enfin le grenat tardicinématique à postcinématique, partiellement rétrogradé en chlorite, indique que le faciès des amphibolites a été atteint (Buchet et Grapes, 2011).

L’étude des microstructures et des axes cristallographiques du quartz, menée par Gélinas et al. (2021), a conclu que l’activité de la ZCMal a atteint une température de déformation de 590 ±50 °C.

Altérations

Non observées.

Caractéristiques géophysiques

Dans le secteur cartographié en 2018 (feuillets 35G16 et 35H13), la carte du champ aéromagnétique résiduel (Intissar et al., 2014) montre que la ZCmal juxtapose un patron homogène associé au Domaine lithotectonique de Kovik et un patron légèrement plus hétérogène du Domaine Nord lié à l’abondance d’intrusions ultramafiques dans ce dernier. La carte du gradient magnétique vertical du Kovik est caractérisée par un patron rubané complexe et peu contrasté qui est abruptement tronqué par le Domaine Nord. Par contre, les linéaments de longueur kilométrique du Domaine Nord sont parallèles à la ZCmal. Le contraste important entre les niveaux radiométriques élevés en thorium et en potassium du Kovik par rapport au Domaine Nord est lié aux compositions lithologiques mafiques dominantes dans le Domaine Nord et se reflète sur les levés spectrométriques (K et Th).

Repères chronologiques

Aucune datation directe ou indirecte de la déformation n’a été réalisée à l’intérieur de l’emprise de la ZCmal. Il est toutefois possible de définir des âges relatifs de la déformation à l’aide d’intrusions externes au secteur considéré. Dunphy et al. (1995) ont daté un pluton de monzogranite non déformé au contact des domaines lithotectoniques de Kovik et de Narsajuaq. Ce pluton coupe un pli P₃ affectant l’ensemble des roches de l’Orogène de l’Ungava. La datation U-Pb sur zircon par TIMS révèle une date de 1742,2 ±1,3 Ma, donnant ainsi une limite minimale à l’âge de la déformation associée à la ZCmal. La zone de cisaillement affecte également les roches sédimentaires du Groupe de Spartan, dont l’âge minimal est établi à 1852 ±7 Ma (Davis, 2019), ce qui implique un âge maximal de déformation de 1852 Ma.

L’activité de la ZCmal est donc comprise entre 1852 ±7 Ma et 1742,2 ±1,3 Ma.

 

Références

Publications accessibles dans SIGÉOM Examine

Autres publications

Citation suggérée

Collaborateurs

Première publication

Guillaume Mathieu, ing., géo. guillaume.mathieu@mern.gouv.qc.ca; Thierry-Karl Gélinas thierry-karl.gelinas.1@ulaval.ca (rédaction) Ghyslain Roy, géo. (coordination); James Moorhead, géo., M. Sc. et Marc-Antoine Vanier, ing., M. Sc. (lecture critique); Simon Auclair, géo., M. Sc. (révision linguistique).