Historique

Description

Géologie

La Province du Sud renferme trois successions distinctes de roches aphébiennes : le Groupe d’Animikie, dans la région de Port Arthur en Ontario, le Supergroupe de l’Huronien et le Groupe de Whitewater, dans le bassin de Sudbury en Ontario (Stockwell et al., 1972). Le Groupe d’Animikie consiste en une succession conforme de chert, de jaspe, de formation ferrifère et de roches carbonatées contenant localement des intercalations de chert, d’argilite et de tufs mise en place en eau peu profonde, dans un milieu littoral marin au cours d’une période de stabilité tectonique relative. Le Supergroupe de l’Huronien est constitué de roches métavolcaniques et métasédimentaires terrigènes détritiques (~2452 Ma) d’orientation NE qui se sont déposées le long de la bordure sud du craton du Supérieur (Archéen) lors de son évolution d’une marge continentale divergente (rift) à passive, reflétant une rapide mise en place en milieu fluviatile à partir de régions tectoniquement instables (Stockwell et al., 1972; Raharimahefa et al., 2014). Enfin, le Groupe de Whitewater forme une épaisse succession de tuf, de tuf bréchique et de tuf stratifié recouverts par de l’argilite, du siltstone et, par la suite, de l’arkose (Stockwell et al., 1972).

La Province du Sud a subi de multiples événements de déformation (Stockwell et al., 1972; Rousell et al., 1997; Bailey et al., 2004; Spray et al., 2004; Riller, 2005; Raharimahefa et al., 2014). La plus ancienne déformation est représentée par des plissements dont l’orientation des axes passe de l’WNW à l’est et l’ENE (Stockwell et al., 1972). Cette déformation est généralement modérée, mais l’intensité semble s’accroître au sud de la faille Murray qui traverse la partie nord du lac Huron dans le sud de l’Ontario. Les structures plus anciennes situées plus à l’intérieur des terres le long de la marge continentale de la Province du Sud et de la Province du Supérieur ont été réactivées au cours des événements orogéniques (Stockwell, 1982; Hoffman, 1988; Karlstrom et Bowring, 1988; Karlstrom et al., 2001; Raharimahefa et al., 2014), comme l’indiquent les petits plissements, le clivage et le plissement transversal (Stockwell et al., 1972).

Les roches huroniennes sont traversées par au moins trois systèmes de failles (Stockwell et al., 1972). Le système le mieux développé, fortement incliné vers le sud, a une orientation est, à peu près parallèle à la direction des axes de plis. Sur nombre de ces failles, le mouvement indique que le côté nord s’est abaissé avec déplacement vers l’est. Quelques failles se trouvent le long ou près des plans axiaux des plus longs plis. Le mouvement sur ces failles s’est poursuivi par intermittence sur une longue période. La faille Murray, située du côté ontarien et la plus Iongue faille de ce système, a un déplacement vertical et horizontal de ~1,6 km. Les failles à direction NE sont verticales. Ces failles traversent celles à direction est et sont donc plus récentes. Un troisième système de failles a une orientation NW et les failles ont un pendage presque vertical. Certains endroits présentent des failles verticales à direction nord. Les zones de failles sont caractérisées par du cisaillement et du broyage intense ou des stockwerks de quartz teinté avec de l’hématite.

Les roches de la Province du Sud ont subi un métamorphisme régional au faciès des schistes verts inférieurs (Stockwell et al., 1972; Card, 1978 ; Rousell et al., 1997). Cependant, certaines régions relativement restreintes contiennent des assemblages du faciès des amphibolites à épidote avec staurotide ou cordiérite et grenat (Stockwell et al., 1972). Ce métamorphisme plus élevé est plus récent que le plissement principal et n’est pas entièrement associé sur le plan régional aux intrusions de roches granitiques.

Dans la Province du Sud s’étendent plusieurs périodes d’intrusion de magma mafique (Stockwell et al., 1972). Le gabbro des Intrusions de Nipissing (2,22 Ga; Percival et Easton, 2007) coupe les roches sédimentaires du Supergroupe de l’Huronien en de nombreuses et vastes masses tabulaires sous la forme de filons-couches, de feuillets légèrement discordants ou de dykes fortement inclinés. Plusieurs de ces dykes ont une orientation est. L’épaisseur de chaque masse intrusive varie de <1 à 300 m. Dans les masses les plus épaisses, la différenciation a donné lieu à des phases granophyriques et dioritiques. La roche vert foncé est généralement composée de labradorite, de hornblende en partie altérée en chlorite, et de proportions moindres de quartz, de sphène et d’oxydes de fer altérés en leucoxène. Dans la région de Sudbury, des roches similaires sont connues sous le nom de « gabbro de Sudbury » et sont probablement des équivalents synchrones du gabbro (diabase) de Nipissing.

Évolution géologique

Selon Stockwell et al. (1972), la Province du Sud est principalement affectée par l’orogenèse de l’Hudsonien, où la moyenne établie à partir de datations K-Ar (Douglas et Tremblay, 1972) est de l’ordre de 1685 Ma. Des âges K-Ar un peu plus anciens, ~2000 Ma, ont également été obtenus et il est possible que ces datations indiquent une orogenèse antérieure à l’Hudsonien.

Plus précisément, la Province du Sud a subi de multiples événements orogéniques qui se sont probablement progressivement rajeunis du nord au sud de la province (Piercey et al., 2007; Raharimahefa et al., 2014). Peu d’études géochronologiques ont été réalisées (p. ex. Stockwell et al., 1972; Smith, 2002; Bailey et al., 2004; Piercey et al., 2007; Szentpéteri, 2009; Mukwakwami, 2012), de sorte que la chronologie de ces événements orogéniques et leurs empreintes métamorphiques et structurales sur la Province du Sud ne sont pas encore claires (Raharimahefa et al., 2014). Il reste difficile de déterminer si le principal événement métamorphique régional de la Province du Sud est lié à l’orogenèse pénokéenne (1850 à 1820 Ma) ou à l’orogenèse de Yavapai (1770 à 1700 Ma), et les conditions de pression et de température (P-T) de cet événement sont mal définies (Piercey et al., 2007; Raharimahefa et al., 2014).

La structure d’impact de Sudbury, en Ontario, s’est formée à 1,85 Ga lorsqu’un grand météorite est entré en collision avec des roches supracrustales de la Province du Sud qui recouvraient la marge méridionale de la Province du Supérieur (Raharimahefa et al., 2014). Elle renferme une nappe de fusion d’impact, le « Complexe igné de Sudbury (Sudbury Igneous Complex [SIC]) », qui est réputé pour ses zones minéralisées de sulfures magmatiques de Ni-Cu de classe mondiale à la base du complexe et ses zones minéralisées de sulfures de Cu-Ni-EGP dans les roches sous-jacentes du socle de la Province du Sud et de la Province du Supérieur.

Les événements orogéniques et de déformation qui ont suivi la formation du SIC sont documentés en détail dans la région de Sudbury par Raharimahefa et al. (2014). Sommairement, le SIC a été immédiatement enseveli par des brèches de retombée d’impact et le bassin recouvrant le SIC s’est retrouvé dans des conditions anoxiques en plus d’être privé de sédiments siliciclastiques (Raharimahefa et al., 2014 et références citées). La formation d’un front montagneux au sud de la structure d’impact au cours de la phase principale à 1,85-1,82 Ma de l’orogenèse pénokéenne a contribué à rejeter des sédiments siliciclastiques dans le bassin, ce qui a conduit à l’accumulation d’une épaisse séquence de grès turbiditique à mesure que le front montagneux migrait et se propageait vers le nord (Long, 2004). Des zones de cisaillement et des failles régionales se sont formées et ont été réactivées, respectivement, au cours de l’orogenèse pénokéenne migrant vers le nord (Raharimahefa et al., 2014 et références citées).

La Province du Sud a été davantage déformée au cours d’événements orogéniques ultérieurs, dont les orogenèses de Yavapai et de Mazatzal (1,77-1,6 Ga), lorsque des intrusions ont été mises en place et que des terranes ont été accrétés le long de la marge méridionale du craton du Supérieur (Raharimahefa et al., 2014 et références citées). La marge méridionale de la Province du Sud aurait été remaniée au cours d’un événement de déformation attribué à une orogenèse majeure autour de 1,4-1,5 Ga, appelé orogenèse chieflakienne (Fueten et Redmond, 1997; Szentpéteri, 2009). L’orogenèse grenvillienne à 1,2-1,0 Ga est le dernier événement tectonique majeur à avoir affecté la marge méridionale de la Province du Sud (p. ex. Davidson, 1992). Cet événement a entraîné une poussée vers le NW et un épaississement crustal de la marge méridionale de la Province du Sud. Autrement, l’orogenèse grenvilienne n’a eu qu’un effet minime sur le métamorphisme et la géométrie de la Province du Sud (p. ex. Stupavsky et Symons, 1982).

Références

Autres publications

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