ABSTRACT

The Peace River Arch (PRA) is a roughly east-west striking cratonic element of the Western Canada Sedimentary Basin that cuts across the trend of underlying Paleoproterozoic basement tectonic domains at a high angle. This region preserves several distinct phases of tectonic evolution during the Phanerozoic that included an early- to mid-Paleozoic arch phase and a Carboniferous-to-Triassic embayment phase. In 1994, Lithoprobe recorded the first public-domain regional seismic-reflection survey across the PRA, a 627-km transect called the Peace River Arch Industry Seismic Experiment (PRAISE). This survey combined typical industry acquisition parameters with large shot-receiver offsets (>6 km) and long recording times (18 s) to image both bedding-scale and crustal-scale tectonic elements. The regional extent, continuity and long recording times of the PRAISE seismic profiles are exploited here to examine various aspects of basement and basin evolution from Middle Cambrian to Triassic time. Key findings of this investigation are: (1) a greater than expected role for onlap in the overall northward thinning of the Cambro-Ordovician sedimentary wedge onto the southern flank of the PRA; (2) evidence for a previously unrecognized pre-Middle Devonian deformational event that produced broad, low-relief folds in Cambro-Ordovician rocks; (3) seismic evidence that some Granite Wash deposits formed within Upper Devonian grabens that may have been precursors to Carboniferous extensional faults; (4) a spatial overlap of the southeastern arm of the Fort St. John graben with a strong, east-dipping reflection fabric developed in basement rocks of the Ksituan domain, but otherwise an absence of definitive seismic evidence to link Phanerozoic extensional faults directly with antecedent basement structures; (5) observation of strain partitioning within some northwest-trending Carboniferous extensional structures, including the Tangent and Dunvegan Faults, that exhibits characteristics of extensional forced folding; (6) evidence that westward thickening of Lower and Middle Triassic strata beneath the Upper Triassic Coplin Unconformity is primarily the result of tilting and erosion. One of the most spectacular discoveries from the reflection profiles is a sequence of exceptionally continuous, subhorizontal basement reflections interpreted as Paleoproterozoic mafic sills that intruded into the upper crust of the eastern and central PRA. This network of sills may have modified the rheology of the crust by acting as strong beams, thus providing a possible mechanism for localization of anomalous stresses that ultimately controlled the vertical tectonic evolution of the Peace River Arch.

RESUME

L'arche de Peace River (APR), un element cratonique du bassin sedimentaire de l'ouest du Canada, est oriente grossierement est-ouest, ce qui recoupe la direction generale des domaines du socle tectonique du Paleoproterozoique avec un angle eleve. Cette region a conserve plusieurs phases distinctes d'evolution tectonique pendant le Phanerozoique, qui comprend une phase d'arche du Paleozoique inferieur a moyen et une phase de baie du Carbonifere au Trias. En 1994, le projet Lithoprobe a enregistre le premier leve sismique-reflexion regional du domaine public passant a travers l'APR, un transect de 627 km appele le "Peace River Arch Industry Seismic Experiment" (PRAISE). Ce leve a combine des parametres d'acquisition typiques industriels avec de larges recepteurs de tirs deportes (>6 km) et de longues durees d'enregistrement (18 s) pour representer graphiquement les elements tectoniques a la fois a l'echelle du litage et a celle de la croute. L'importance regionale, la continuite et la longue duree d'enregistrement des profils sismiques PRAISE sont exploites, ici, pour examiner les differents aspects de l'evolution du socle et du bassin du Cambrien moyen au Trias. Les elements-cles de cette etude sont: (1) un role plus important que soupconne du biseautage d'aggradation du a l'amincissement general vers le nord du biseau sedimentaire du Cambro-Ordovicien sur le flanc sud de l'APR; (2) l'evidence d'un evenement de deformation pre-Devonien moyen n'ayant pas ete reconnu auparavant, qui a produit des plis ouverts de faible relief dans les roches de l'Ordovicien; (3) l'evidence sismique que des depots du

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Granite Wash se sont formes a l'interieur de fosses d'effondrement tectonique du Devonien superieur qui ont pu etre des precurseurs aux failles d'extension du Carbonifere; (4) un recouvrement spatial du bras sud-est du graben de Fort St-John avec une forte fabrique inclinee vers l'est des reflecteurs, developpee dans les roches du socle du domaine Ksituan, mais autrement une absence d'evidence sismique definitive liant les failles d'extension du Phanerozoique directement avec des structures antecedentes du socle; (5) l'observation d'un partage de la deformation a l'interieur de certaines structures d'extension du Carbonifere de direction nord-ouest, incluant les failles Tangent et Dunvegan, qui montrent des caracteristiques de plissement d'extension force; (6) l'evidence que l'epaississement vers l'ouest des couches du Trias inferieur et moyen sous la discordance du Trias superieur de Coplin est tout d'abord le resultat de l'inclinaison des couches et de l'erosion. L'une des plus spectaculaires decouvertes faite a partir des profils de reflexion est une sequence de reflexion du socle exceptionnellement continue et subhorizontale interpretee comme des filons-couches mafiques en intrusion dans la croute superieure de l'APR orientale et centrale. Ce reseau de filons-couches a pu modifier la rheologie de la croute en agissant comme de fortes poutres, fournissant ainsi un mecanisme possible pour localiser des stress anormaux qui ont pu ultimement controler l'evolution tectonique verticale de l'arche de Peace River.

Traduit par Lynn Gagnon