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CSPG Bulletin

Abstract


Bulletin of Canadian Petroleum Geology
Vol. 46 (1998), No. 3. (September), Pages 411-423

Low-Taper Intercutaneous Wedges: A Model for Opposing Shear Senses on Coeval, Subparallel Shears

Jacqueline Windh,

ABSTRACT

Recent interpretations of the eastern part of the triangle zone, at the front of the Canadian Rocky Mountain thrust belt, as a low-taper intercutaneous wedge imply that the upper and basal decollements of the wedge formed as subparallel and coeval structures with opposite senses of displacement. Previous theoretical models of frontal orogenic structures are difficult to apply to the low-taper intercutaneous wedge, because these models do not fully consider the effects of high and fluctuating pore-fluid pressures, anisotropic rock properties, and the dynamics of fault propagation.

Concepts derived from the theoretical models as well as from recent studies of modern accretionary wedges, are integrated into a model which allows and explains opposing shear senses on coeval, yet subparallel shears. A blind foreland-directed thrust fault, the basal decollement, propagates from the deformation belt into the foreland. The decollement propagates into the "stable" region, where mean and differential stresses are too low for new faults to initiate. A zone of high pore-fluid pressure surrounds and precedes the migrating decollement tip. At the low differential stresses envisioned for this "stable" domain, the vertical orientation of the minimum effective stress, subhorizontal bedding anisotropies, and high pore-fluid pressure together promote horizontal extensional failure above the tipline of the decollement. Since this new failure plane is above the original decollement, it starts to accommodate the movement on the foreland-directed decollement by hinterland-directed displacement, thereby becoming the upper decollement.

Once it has formed, this extensional fracture or zone behaves as an essentially frictionless surface, across which shear stresses cannot be transmitted. As foreland-directed movement on the basal decollement continues, this free surface starts to glide, accommodating the tectonically driven movement along the basal decollement, and becoming the upper decollement. The upper decollement propagates towards the foreland, and back towards the hinterland, where it may cut up-section to break to surface as a backthrust. Little net slip can be accomplished until the basal and upper decollements have been linked. Once a linking ramp is formed, insertion of the wedge commences and strata in the foreland are delaminated.

RESUME

Les interpretations recentes de la partie est de la zone triangulaire, a l'avant de la chaine de chevauchement de la Cordillere canadienne, comme etant un prisme intercutane a faible relief structural, impliquent que les decollements inferieur et superieur se sont formes comme des failles sub-paralleles et contemporaines, mais avec des sens de cisaillement opposes. Les modeles theoretiques anterieurs des structures de l'avant-pays sont difficiles a appliquer au prisme intercutane de faible relief structural, parce que les modeles ne considerent pas completement les effets de la pression elevee et fluctuante des fluides interstitiels, les proprietes mecaniques anisotropiques de la serie sedimentaire, et la dynamique de la propagation des failles.

Les concepts derives des modeles theoretiques et des etudes recentes des prismes d'accretion modernes sont integres dans un modele qui permet et qui explique la presence des failles sub-paralleles et contemporaines avec des sens de cisaillement opposes. Une faille de chevauchement aveugle, le decollement inferieur, se propage de la chaine de chevauchement vers l'avant-pays. Le decollement se propage a la region "stable", ou les contraintes moyennes et differentielles sont trop basses pour l'initiation de nouvelles failles. Une zone de pression elevee des fluides interstitiels precede et entoure la limite frontale du decollement. Aux faibles contraintes differentielles anticipees dans cette region "stable", l'orientation verticale de la contrainte effective minimum, les proprietes mecaniques anisotropiques des

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couches sub-horizontales, et la pression elevee des fluides interstitiels causent l'initiation d'une fracture au-dessus de la limite frontale du decollement. Comme la nouvelle fracture est au-dessus du premier decollement, elle commence a accommoder le mouvement du decollement vergeant vers l'avant-pays par le biais d'un nouveau decollement superieur vergeant vers la zone interne.

Une fois formee, cette fracture se comporte comme une surface essentiellement sans friction, par laquelle les contraintes de cisaillement ne peuvent pas etre transmises. Tandis que le mouvement le long du decollement inferieur continue, cette surface libre commence a glisser, accommodant le mouvement induit tectoniquement au-dessus du le decollement inferieur, pour devenir le decollement superieur. Le decollement superieur se propage vers l'avant-pays, et simultanement a l'inverse vers la portion interne, ou il peut remonter et percer la surface en tant que faille de retro-charriage. Peu de mouvements peuvent s' effectuer avant que les decollements inferieurs at superieurs soient relies. Suite a la formation d'une rampe de liaison, l'insertion du prisme debute, et les strates de l'avant-pays sont delaminees.

Traduit par Marc Charest.


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