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CSPG Bulletin


Bulletin of Canadian Petroleum Geology
Lithoprobe Alberta Basement Transects Synthesis Issue
Vol. 47 (1999), No. 4. (December), Pages 391-411

Basement Reactivation in the Alberta Basin: Observational Constraints and Mechanical Rationale

Gerald M. Ross, David W. Eaton


The Precambrian crystalline basement of western Canada commonly is hypothesized to have been reactivated during the Phanerozoic and "basement control" is used as an explanation for a variety of anomalous features of the sedimentary section including abrupt facies changes, the orientation of reef trends and clastic strandlines, development of fracture porosity, the localization of hydrothermal fluids and the accumulation of hydrocarbons. The inference of basement control is based almost universally on spatial coincidence of patterns observed on potential field maps and satellite images with those seen on maps of the sedimentary section. Lithoprobe seismic reflection data provide a framework for testing these concepts by first unravelling the nature and geometry of Precambrian basement structures and then examining their relationship to Phanerozoic tectonostratigraphic elements.

Based on interpretations of Lithoprobe crustal seismic profiles, aeromagnetic anomaly data and comparisons with Phanerozoic structure in the Alberta Basin, we can place an upper Previous HitlimitNext Hit on the degree of direct control (in terms of seismically Previous HitresolvableTop displacements) of Phanerozoic patterns by reactivation of Precambrian structures. Faults and shear zones that formed during the collisional assembly of the basement in the Precambrian can be mapped with both regional aeromagnetic anomaly data and crustal reflection profiles. These structures rarely are reactivated in the Phanerozoic Alberta Basin except in close proximity to the present Cordillera (e.g. Vulcan structure) and locally on the crest of the Peace River Arch area of northwest Alberta. With the exception of a region on the southeast flank of the Peace River Arch, the orientations of faults in the sedimentary section do not appear to coincide with underlying basement structures. These Phanerozoic faults exhibit little spatial collocation with antecedent fabrics within the basement and are associated only locally with an offset of the basement-cover contact. Thus, direct basement control of the presence and orientation of faults in the sedimentary section seems unlikely.

We attribute the general paucity of basement reactivation in the Alberta Basin to the thermal history and consequent strength of the region's lithospheric mantle, which has acted as the main, load-bearing leyer in the lithosphere and has limited stress transmission into the crust. This contrasts with areas of western Canada where the thermal structure of the mantle has been perturbed by Phanerozoic tectonic events, such as initiation of the Williston Basin ca. 500 Ma and the break-up of western Canada ca. 700 Ma, where basement structures clearly are reactivated.


L'hypothese commune selon laquelle le socle cristallin du Precambrien de l'ouest du Canada a ete reactive pendant le Phanerozoique et "controle du socle" est utilise pour expliquer une variete de caracteres anomaliques de la coupe sedimentaire, incluant des changements abrupts de facies, l'orientation d'alignements recifaux et des lignes de rivage clastiques, le developpement de porosite de fracture, la localisation des fluides hydrothermaux et l'accumulation d'hydrocarbures. La deduction d'un controle par le socle est presqu'universellement basee sur la coincidence spatiale entre les patrons observes sur des cartes de champs de potentiel et des images satellititaires comparativement aux cartes de la colonne sedimentaire. Les donnees de reflexion sismique de Lithoprobe fournissent un cadre d'ensemble pour evaluer ces concepts en eclaircissant d'abord la nature et la geometrie des structures du socle du Precambrien pour ensuite examiner leur relation avec les elements tectonostratigraphiques du Phanerozoique.

En se basant sur les interpretations des profils sismiques de la croute de Lithoprobe, les donnees d'anomalies aeromagnetiques et les comparaisons avec la structure du Phanerozoique dans le bassin de l'Alberta, nous pouvons placer une limite superieure quant au degre de contro direct (en terme de deplacements sismiquement resolubles) des patrons du Phanerozoique par reactivation des structures du Precambrien. Les failles et zones de cisaillement qui se sont formees durant l'assemblage collisionnel du socle au Precambrien peuvent etre cartographie a la fois par les donnees d'anomalies aeromagnetiques regionales et les profils de reflexion crustale. Ces structures sont rarement reactivees dans

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le bassin du Phanerozoique de l'Alberta, a l'exception de celles situees a proximite de la Cordillere actuelle (ex. la structure Vulcan) et localement sur la crete de l'arche de Peace Riverau nord-ouest de l'Alberta. A l'exception d'une region sur le flanc sud-est de l'arche de Peace River, l'orientation des failles dans la coupe sedimentaire ne semble pas coincider avec les structures sous-jacentes du socle. Ces failles du Phanerozoique montrent peu de correlation avec les fabriques anterieures a l'interieur du socle et ne sont associees que localement avec un rejet du contact socle-couverture. Donc, un controle de la presence et de l'orientation des failles dans la coupe sedimentaire semble peu probable.

Nous attribuons la rarete generale de reactivation du socle dans le bassin de l'Alberta a l'histoire thermique et a la force consequente du manteau lithospherique regional, qui a agit comme la principale couche mise en charge dans la lithosphere et a limite la transmission de contrainte dans la croute. Ceci contraste avec les regions de l'ouest du Canada ou la structure thermale du manteau a ete perturbee par les evenements tectoniques du Phanerozoique comme l'initiation du bassin de Williston approximativement a 500 Ma et le demembrement de l'ouest du Canada a approx. 700 Ma. ou les structures de socle sont clairement reactivees.

Traduit par Lynn Gagnon.

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