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CSPG Bulletin

Abstract


Bulletin of Canadian Petroleum Geology
Vol. 33 (1985), No. 1. (March), Pages 52-71

Plate Tectonics -- A Possible Controlling Mechanism in the Development of Hydrocarbon Traps in Southwestern Ontario

B.V. Sanford, F.J. Thompson, G.H. McFall

ABSTRACT

Recent geological studies of southwestern Ontario and adjacent eastern segments of the St. Lawrence Platform strongly suggest that the succession of Paleozoic sedimentary and tectonic events recorded therein may have been triggered and controlled by plate motions and associated orogenic events centred at or beyond the margins of the craton. Tectonic forces operative in Appalachian, East Greenland, Innuitian and Cordilleran orogens evidently set in motion the epeirogenic processes that led to widespread submergence of the Canadian Shield, and to marine connection of the St. Lawrence, Hudson, Arctic and Interior platforms at periodic intervals of early to middle Paleozoic time. Some of the more intensive compressional stresses generated by plate motions rejuvenated selected basement segments to form prominent northeast, northwest and east-northeast trending arches parallel to the Appalachian. East Greenland and Innuitian orogens respectively. The positive response of some of the more intensively activated arch segments was probably in turn the triggering and controlling mechanism for the inception and progressive development of the Illinois, Michigan, Williston, Hudson Bay and other basins that formed in widely separated parts of the North American craton during Paleozoic time (Flawn, 1967; McCrossan and Porter, 1973).

Reconstructions of Paleozoic depositional and tectonic processes along the eastern rim of the Michigan Basin in Ontario, and immediately adjacent regions of the Canadian Shield, supported by studies of satellite imagery, indicate that basement uplift during and subsequent to that time was transmitted through the crust by vertical rotation (tilting) of fault-bounded megablocks (Sanford et al., 1984). The fault-block readjustment that took place on and marginal to the Algonquin-Findlay arch trend in southwestern Ontario provided the structural control for the origin and development of Cambrian, Ordovician, Silurian and Devonian oil and gas traps. The reconstructions further indicate that all the fields discovered to date in Ontario (Beards et al., 1970) are directly or indirectly related to vertical fault-block movements that appear to be coincident with some of the major tectonic events recorded by Williams et al. (1972) and Herriksen and Higgins (1976) in the Appalachian and East Greenland orogens respectively. This finding has important application as an oil and gas exploration tool in southwestern Ontario. It may also have important application in basins elsewhere on the craton that may have been subjected to similar epeirogenic movements by compressional or extensional stresses of plate tectonic origin.

LA TECTONIQUE DE PLAQUES -- MECANISME DE CONTROLE POSSIBLE DE L'EVOLUTION DES RESERVOIRS D'HYDROCARBURES DANS LE SUD-OUEST ONTARIEN

RESUME

Les etudes geologiques entreprises recemment dans le sud-ouest de l'Ontario et dans les secteurs est contigus de la plate-forme du Saint-Laurent portent a coire que la succession d'evenements sedimentaires et tectoniques paleozoiques qui s'y trouvent enregistres pourrait avoir ete provoquee et controlee par le mouvement des plaques et par les evenements orogeniques connexes centres en bordure ou au dela du craton. Les forces tectoniques qui ont agi dans les orogenes Innuitienne ont sans doute declenche les processus epirogeniques qui ont entraine la submersion, sur de vastes etendues, du Bouclier canadien, et ont periodiquement relie a l'ocean les plates-formes du Saint-Laurent, d'Hudson, de l'Arctique et de l'Interieur au cours du Paleozoique ancien a moyen. Certaines des plus intenses contraintes de compression engendrees par le mouvement des plaques ont provoque le rajeunissement de diverses parties du socle, de facon a former, parallelement a l'orogene des Appalaches, a l'orogene du Groenland oriental et a l'orogene Innuitienne, des arches proeminentes orientees nord-est, nord-ouest et est-nord-est respectivement. Le soulevement de certains des segments d'arche les plus actifs a vraisemblablement declenche la naissance et controle l'evolution progressive des bassins d'Illinois, de Michigan, de Williston, de la baie d'Hudson et d'autres qui se sont formes au cours du Paleozoique a des endroits largement espaces dans le craton nord americain (Flawn, 1967; McCrossan et Porter, 1973).

La reconstitution des processus sedimentaires et tectoniques du Paleozoique le long de la marge est du bassin de Michigan en Ontario et dans les parties contigues du Bouclier canadien, ainsi que l'examen d'images prises par satellite, revele que le soulevement du socle qui s'est produit a cette epoque et apres a ete transmise par la rotation verticale (basculement) de gros blocs limites par des failles (Sandford et al., 1984). La rajustement des blocs failles, qui a eu lieu dans le sud-ouest de l'Ontario en bordure de l'arche d'Algonquin et d l'arche de Findlay et parallelement a ces structures, a fourni le controle structural necessaire a la formation et a l'evolution de pieges petroliferes et gaziferes au cours du Cambrien, de l'Ordovicien, du Silurien et du Devonien. La reconstitution indique egalement que tous les champs decouverts a ce jour en Ontario (Beards et al., 1970) sont directement ou indirectment lies aux mouvements verticaux des blocs failles qui semblent avoir ete concomitants a certains evenements tectoniques importants que Williams et al. (1972) et Herriksen et Higgins (1976) ont identifies dans les orogenes des Appalaches et du Groenland oriental respectivement. Cette decouverte represente un outil utile pour l'exploration petroliere et gaziere dans le sud-ouest de l'Ontario. Elle pourra egalement s'averer utile ailleurs dans le craton, dans les bassins qui ont peut-etre subi des mouvements epirogeniques similaires provoques par des contraintes de compression ou d'extension dues a la tectonique de plaques.

1 This paper summarizes a talk given by the writers at the annual meeting of The Ontario Petroleum Institute, London, Ontario, October 1983. Early drafts of the manuscript benefitted from critical reading by J.A. Wade, Atlantic Geoscience Centre, Geological Survey of Canada, Dartmouth, N.S.

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