Historique et méthodologie

Benoit et Valiquette (1971) sont les premiers à réaliser une cartographie géologique de la région du Saguenay–Lac-Saint-Jean et décrivent sommairement des zones de cisaillement et des failles d’orientation N-S traversant les lacs Bouchette, des Commissaires et Écarté. Perreault (1992a,b) identifie des zones de cisaillement dans la région du Grand lac Bostonnais (feuillet 31P16), dont la Zone de déformation du Lac Métabetchouane se prolongeant vers la région du lac des Commissaires, dans le feuillet 32A01 (Moukhsil et Daoudene, 2019). Une cartographie géologique dans les feuillets 32A08, 32A09 et 32A10 par Morfin et al. (2015) a permis d’identifier une structure décrochante séparant le Complexe de Barrois et la Suite plutonique de Belley. Cependant, son étendue et son mouvement n’ont pas été déterminés. Ce n’est réellement qu’avec les travaux de cartographie menés dans la région du lac des Commissaires par Moukhsil et Daoudene (2019) que la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales est définie et caractérisée. À la suite de cette dernière cartographie, une étude détaillée de la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales a été publiée par Gosselin et al. (2022) et une autre est en cours par Gosselin et al. (2023). Cela permettra de réviser son étendue dans la région du lac des Commissaires ainsi que ses caractéristiques structurales.

Limites et morphologie

Unités stratigraphiques concernées

Les unités stratigraphiques présentes dans la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales sont :

– le Groupe de Montauban (mPmt5);

– la Suite plutonique de Belley (mPbly3 et mPbly4);

– le Complexe de Wabash (mPwab1);

– la Suite de Travers (mPtra2, mPtra3 et mPtra4);

– la Mangérite de Lachance (mPlhc);

– la Suite anorthositique de Ouiatchouan (mPoch2);

– la Suite intrusive de Sainte-Hedwidge (mPshe1, mPshe2);

– la Suite plutonique de Thaddé (mPthd);

– le Complexe de La Bostonnais (mPbos4, mPbos5).

Caractéristiques structurales

Dans les feuillets 32A01 et 32A08, la plupart des affleurements de la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales montrent des fabriques structurales qui semblent être rattachées à au moins deux phases de déformation distinctes. La foliation antérieure semble s’être développée dans des conditions de haut grade métamorphique, alors qu’une foliation mylonitique tardive associée aux zones les plus déformées s’est développée dans des conditions de grade métamorphique inférieur. C’est la foliation mylonitique S_n de ce deuxième événement qui définit le grain structural de la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales. Contrairement aux domaines structuraux voisins, où S_n correspond à la foliation régionale S₂, ici la foliation mylonitique S_n correspond à une phase de déformation tardi-grenvillienne nommée S₄ (voir la section « Caractéristiques métamorphiques » ci-dessous, ainsi que Moukhsil et Daoudene, 2019). Dans ce modèle, la foliation antérieure S_n-1 représenterait soit l’expression de la foliation régionale S₂, soit celle d’une foliation composite S₂-S₃ (voir tableau ci-dessous). Subséquemment aux travaux de terrain de Moukhsil et Daoudene, Gosselin et al. (2022) ont démontré qu’il y aurait plutôt cinq phases de déformation distinctes. La foliation S_n-1 décrite par Moukhsil et Daoudene (2019) serait séparée en trois fabriques, soit S_n-3, S_n-2 et S_n-1 où chacune correspond à des caractéristiques distinctives à l’échelle de l’affleurement. La foliation mylonitique S_n (régionalement S₄) reste la même que les travaux antérieurs réalisés par Moukhsil et Daoudene (2019), mais une déformation cassante S_n+1 associée à des failles (régionalement S₅) reste l’événement le plus tardif dans la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales (voir tableau ci-dessous).

 

 

❯ Fabriques principales

La Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales est caractérisée par un réseau de bandes de cisaillement anastomosées, d’épaisseur métrique à hectométrique et rectilignes à l’échelle de l’affleurement, séparant des zones peu à non déformées. Les roches comportent une forte réduction de la taille des grains par déformation fragile-ductile. Parmi les bandes les plus larges, certaines se démarquent par un rubanement mylonitique entre des niveaux centimétriques à décimétriques, dans lesquels la réduction de la taille des grains est variable, mais quantifiable par le pourcentage de porphyroclastes restants. Certains niveaux présentent >90 % de porphyroclastes (protomylonite), la plupart en contiennent 10 à 90 % (mylonite) et quelques-uns en contiennent <10 % (ultramylonite).

Dans les feuillets 32A01 et 32A08, et à l’échelle de la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales, la foliation mylonitique S_n est globalement orientée NNE-SSW (Moukhsil et Daoudene, 2019). La direction de la ligne de plus grande pente est variable, bien que la grande majorité des plans mesurés ont un pendage modéré (45 à 55°) vers l’est. La linéation minérale et d’étirement L_n est communément très bien marquée (photo ci-dessous) et montre des plongées très faibles vers le NNE ou vers le SSW. Cette caractéristique indique clairement que la déformation D_n est associée à une tectonique décrochante. Ces directions sont légèrement différentes selon les travaux de Gosselin et al. (2022). La foliation mylonitique S_n est définie par un système conjugué des cisaillements senestres et dextres, où une direction principalement orientée NW-SE correspond au cisaillement senestre avec un fort pendage vers l’est. La linéation minérale et d’étirement L_n associée au cisaillement senestre montre des plongées très faibles vers le nord ou vers le sud, ce qui indique aussi une tectonique décrochante. Des pendages vers l’ouest existent aussi et sont tous mesurés à la bordure NE de la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales. Le cisaillement dextre est de direction NE-SW en moyenne, avec un pendage modéré à fort vers le NW ou vers le SE, mais il est impossible d’obtenir une moyenne par stéréogramme car les orientations sont variables. Les mesures de linéation minérale et d’étirement L_n associées au cisaillement dextre sont peu nombreuses, mais possèdent des orientations similaires à celles du cisaillement senestre avec une faible plongée vers le NNE ou vers le sud. Le mouvement des plans de cisaillement dextre est donc également associé à une tectonique décrochante.

 

La Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales est l’hôte d’une intrusion kilométrique appelée Mangérite de Lachance. Cette intrusion est de forme ovale, semblable à un porphyroclaste à l’échelle régionale, et son grand axe est orienté N-S, parallèlement à l’orientation générale de la zone de cisaillement. Par manque d’affleurements, un nombre limité de mesures de foliation sont à ce jour disponibles dans l’intrusion. Cependant, la trajectoire de la foliation, dessinée à partir des données de terrain et des linéaments magnétiques, montre un patron concentrique épousant la forme de l’intrusion. Les plans mesurés de la foliation possèdent généralement un pendage modéré à fort dirigé vers le centre de l’intrusion. Ceci semble indiquer que la Mangérite de Lachance présente une forme de cuvette. De plus, Gosselin et al. (2022) ont observé qu’elle est affectée par un cisaillement senestre et dextre aux mêmes caractéristiques structurales que la foliation mylonitique S_n.

❯ Autres fabriques

S_n+1 = S₅

Certains corridors de déformation au sein de la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales sont marqués par des roches aux nombreuses fractures riches en épidote, chlorite et hématite, et par la présence de cataclasites dans lesquelles les miroirs de faille à épidote sont nombreux (voir photos ci-dessus). Le sens du mouvement des failles n’a pas pu être déterminé. La transition entre une fracturation affectant l’encaissant et la production d’une roche de faille cohésive, soit la cataclasite, est variable à travers la zone de cisaillement. Gosselin et al. (2022) ont observé une bande de cisaillement ultramylonitique appartenant à S_n affectée par une fracturation importante qui préserve une mince bande millimétrique interprétée comme de la pseudotachylite (voir photo ci-dessus). Ces composantes témoignent d’une déformation cassante tardive à travers la zone de cisaillement suivant la déformation mylonitique. Ces fractures possèdent des directions apparentes N-S à NW-SE dans les feuillets 32A01, 32A08 et 31P16.

S_n-1 = S₃

Les bandes de mylonite de la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales délimitent des blocs lenticulaires kilométriques au sein desquels la déformation est généralement de faible à moyenne intensité. Dans ces blocs, la fabrique principale est une foliation diffuse S_n-1, sans plan bien défini et essentiellement soulignée par l’orientation préférentielle des minéraux ferromagnésiens (biotite, amphibole et pyroxène). L’ensemble des unités stratigraphiques de la zone de cisaillement est affecté par cette foliation, quoique variablement développée. Pour ce qui est de l’orientation, les nombreuses mesures collectées dans les feuillets 32A01 et 32A08 durant les travaux de cartographie de Moukhsil et Daoudene (2019) montrent que la foliation S_n-1 est couramment orientée NNE-SSW avec des pendages modérés à fort vers le SE. La foliation S_n-1 porte une linéation minérale et d’étirement L_n-1 dont l’attitude est très variable. Parmi les quelques mesures qui ont été collectées dans les feuillets 32A01 et 32A08, un groupe est caractérisé par une forte plongée (~63°). Selon Gosselin et al. (2022), les orientations sont comparables pour ce qui a trait en termes de structure planaire (pendage modéré vers le SE), mais diffèrent pour la structure linéaire. Cette linéation minérale et d’étirement L_n-1 est peu développée et plonge en moyenne faiblement vers le NE.

 

S_n-2 = S₂

Selon Gosselin et al. (2022), la fabrique de cisaillement S_n-2 est localisée à l’échelle du domaine et seulement observable dans le Complexe de la Bostonnais, en bordure de la Suite de Travers, dans la partie SW de la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales. Elle est définie par l’orientation préférentielle des minéraux ferromagnésiens, de quartz et de feldspath formant un rubanement pratiquement monominéralique (alternance de bandes de quartz et de feldspath) et un fort aplatissement des grains de quartz ou de feldspath. Deux groupes de mesures sont présents :

– Le premier groupe contient un plan de cisaillement orientée ~ NE avec un faible pendage vers le SE (20°) et une linéation minérale et d’étirement L_n-2 de faible plongée (5-15°) vers le NE. Ces plans de cisaillement sont majoritairement senestres et affectent la foliation antérieure S_n-3 en formant plusieurs plis ouverts (photo ci-dessus). Ainsi, la composante principale consiste en un mouvement décrochant avec une composante secondaire normale;

– Le deuxième groupe est une fabrique diffuse orientée NNW-SSE avec un fort pendage vers l’ENE (60°) et une linéation minérale et d’étirement, aussi nommée L_n-2, à plongement modéré vers le SE (35°). Aucun indicateur de sens de mouvement n’est observable à l’affleurement; cependant, le degré de plongement indique qu’un mouvement subvertical prédomine.

 

S_n-3 = S₁

Tout comme S_n-2, Gosselin et al. (2022) ont fait l’observation de cette fabrique structurale seulement dans le Complexe de la Bostonnais, dans la partie SW de la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales, et celle-ci pourrait être associée à un événement prégrenvillien. Très peu d’affleurements contiennent les reliques non plissées de cette fabrique (voir photo de S_n-2). La foliation est définie par l’orientation préférentielle du quartz du feldspath et des minéraux ferromagnésiens selon une direction E-W et un faible pendage vers le sud.

❯ Plis

L’observation de plis associés à la foliation mylonitique S_n est rare. Quelques exemples à l’échelle de l’affleurement sont visibles. Il s’agit de plis asymétriques, droits à inclinés et en forme de « S », qui affectent une bande de cisaillement ultramylonitique senestre orientée NW-SE. La trace du plan axial orienté N-S est subparallèle à S_n et son axe de pli possède une plongée subhorizontale vers le SE.
 

 

❯ Relations de recoupement

L’analyse de l’imagerie magnétique dans les feuillets 32A01 et 32A08 semble indiquer que la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales est coupée par un certain nombre de failles qui, en termes d’orientation, se répartissent en quatre familles.

Paramètres géométriques des failles régionales coupant la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales :

Selon les interprétations géophysiques régionales de Gosselin et al. (2022), la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales semble se faire couper dans le feuillet 31P16 par une zone de cisaillement inverse-dextre observée sur le terrain (affleurement 21-EG-32). Cette dernière pourrait être associée structuralement et spatialement à la Zone de cisaillement de Saint-Fulgence.

❯ Cinématique

De nombreux indicateurs cinématiques peuvent être observés dans les bandes de déformation mylonitique D_n de la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales. Il s’agit principalement de structures C/S, mais aussi de bandes de cisaillement localisées, de porphyroclastes de type sigma ou delta, de plis d’entrainement, de plans déviés et d’objets ayant subi de la rotation. Plusieurs critères cinématiques mesurés dans la zone de cisaillement ont été observés dans les feuillets 32A01 et 32A08 (Moukhsil et Daoudene, 2019), et quelques-uns dans le feuillet 31P16 (Gosselin et al., 2022). La majorité de ces indicateurs de mouvement témoigne clairement d’une cinématique apparente senestre dominante et dextre. Ces critères sont associés à des plans de cisaillement, souvent subparallèles à la foliation mylonitique S_n. Les observations de terrain de Gosselin et al. (2022) confirment que les recoupements successifs et l’obliquité entre les plans de cisaillement senestres et dextres indiquent qu’il s’agit de deux directions conjuguées associées à la phase de déformation D_n.

 

Style de la déformation

Le style de la déformation de la Zone de cisaillement de Saint-François-de Sales est hétérogène et dominé par un réseau anastomosé de bandes métriques à hectométriques, d’intense déformation. Un système conjugué des cisaillements senestres et dextres est aussi caractéristique de la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales. Le déplacement relatif du mouvement senestre sur certaines bandes mylonitiques peut être de quelques centimètres à une dizaine de mètres ou plus. Ces bandes, qui sont associées à une déformation tardive D_n, délimitent des blocs de forme lenticulaire au sein desquels les roches ont généralement subi une déformation faible à modérée.

Caractéristiques métamorphiques

Afin de préciser les conditions métamorphiques dans la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales, une quinzaine d’échantillons issus de roches représentatives ont été étudiés au microscope polarisant. Ces analyses révèlent que les déformations observées au sein de cette zone de cisaillement sont assez hétérogènes en termes de conditions métamorphiques.

Les échantillons issus des zones de mylonite, dont le développement est ici attribué à la phase de déformation D_n, montrent des caractéristiques structurales associées à des conditions métamorphiques rétrogrades, depuis le faciès des amphibolites jusqu’à celui des schistes verts. En effet, les roches intrusives quartzofeldspathiques contiennent fréquemment des porphyroclastes de feldspath dont les bordures sont finement recristallisées par rotation de sous-grains ou par bourgeonnement de nouveaux grains. Cette recristallisation dynamique localisée en bordure de grains confère aux porphyroclastes une structure de type « core-and-mantle », typique de températures associées à un grade métamorphique moyen (450 à 600 °C, Passchier et Trouw, 2005). Le caractère ductile de la déformation des porphyroclastes de feldspath peut aussi être observé dans leurs cœurs qui sont en général à extinction ondulante. À l’extérieur des porphyroclastes de feldspath, les grains de quartz montrent de la recristallisation dynamique dominée par la rotation de leurs sous-grains, ce qui semble indiquer une température de déformation associée au faciès inférieur des amphibolites (400 à 500 °C, Passchier et Trouw, 2005). 

Cependant, les porphyroclastes de feldspath (et localement la roche dans sa totalité) sont coupés par des fractures qui témoignent du caractère fragile. En affleurement, la reconnaissance de cataclasites semble appuyer l’interprétation du caractère rétrograde de la déformation D_n au faciès des schistes verts.

En dehors des zones les plus déformées de la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales, les roches intrusives felsiques à intermédiaires montrent localement des assemblages minéralogiques à quartz, plagioclase, feldspath potassique, clinopyroxène, orthopyroxène, biotite et hornblende. Les grains de quartz montrent une recristallisation dynamique par migration des joints de grain associée à des températures de déformation de 500 à 700 °C (Passchier et Trouw, 2005). Le quartz peut aussi former des bandes monominéraliques suivant la foliation de la fabrique structurale. Ceci semble indiquer que ces roches ont été affectées par des conditions métamorphiques associées au faciès des amphibolites supérieur aux granulites.

Altérations

Les bandes de mylonite de la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales montrent couramment une forte hématitisation et chloritisation. Certaines bandes d’ultramylonite sont même caractérisées par une alternance centimétrique à décimétrique de rubans à l’altération verdâtre, riches en chlorite, et d’autres plutôt rougeâtres, fortement hématitisés. Les faciès cataclastiques associés à la fabrique S_n+1 montrent le même type d’altération, avec des fragments de roche généralement très hématitisés dans une matrice sombre riche en chlorite.

Caractéristiques géophysiques

Dans les feuillets 32A01 et 32A08, à l’exception de la zone de répartition de la Mangérite de la Lachance, la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales montre un signal assez homogène à l’échelle du domaine sur la carte du champ magnétique et ses dérivées (Intissar et Benahmed, 2015). Sur la carte du gradient vertical du champ magnétique, le patron se caractérise par un enchaînement de bandes N-S très magnétiques, plus ou moins continues, séparant un domaine de faible susceptibilité magnétique. La Mangérite de Lachance montre un patron magnétique chagriné avec une susceptibilité faible à moyenne.

Repères chronologiques

Les caractéristiques structurales de la Mangérite de Lachanche (forme ovoïde au grand-axe N-S et foliation concentrique) laissent supposer que sa mise en place est synchrone au développement de la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales. L’échantillon 18-AM-125 est daté à 1044 ±7 Ma (Papapavlou, 2019) et représenterait une contrainte temporelle syntectonique pour la déformation mylonitique Dn. Toutefois, les observations de terrain de Gosselin et al. (2022) indiquent que la Mangérite de Lachance est massive (sans développement de la fabrique structurale Sn-1) et contient des évidences de déformation par la foliation mylonitique Sn. Ainsi, la mise en place de la Mangérite de Lachance est nécessairement prétectonique à la déformation mylonitique Dn mais postérieure à la fabrique structurale de Sn-1. De plus, la datation sur titanite (affleurement 20-EG-14) d’un échantillon d’ultramylonite senestre donne un âge de déformation de 1002 ± Ma, syntectonique à la déformation mylonitique Dn (Gosselin et al., 2022).

Références

Publications accessibles dans Sigéom Examine

Autres publications

Collaborateurs

Première publication	Abdelali Moukhsil, géo., Ph. D. abdelali.moukhsil@mern.gouv.qc.ca; Yannick Daoudene, géo. Ph. D. yannick.daoudene@mern.gouv.qc.ca (rédaction) Ghyslain Roy, géo. (coordination); Fabien Solgadi, géo., M. Sc., (lecture critique); Simon Auclair, géo., M. Sc. (révision linguistique); Ricardo Escobar (montage HTML); Céline Dupuis, géo., Ph. D. (version anglaise)
Révision(s)	Eve Gosselin, géo. stag. eveg1913@gmail.com (rédaction) Ghyslain Roy, géo. (coordination); Abdelali Moukhsil, géo., Ph. D. (lecture critique); Simon Auclair, géo., M. Sc. (révision linguistique); André Tremblay (montage HTML)