ABSTRACT

Duplex fault zones are well exposed over a 40 km strike length in the far-travelled (40 km displacement) McConnell thrust sheet southwest of Calgary, Alberta. Two levels of duplex faulting, separated by a shared detachment, have formed. The McConnell Thrust forms the floor of the lower (Little Elbow) duplex. In this duplex, faults ramp across 800 m of carbonate section from glide zones in the Cambrian to a glide zone near the base of the Upper Devonian Palliser Formation, and trailing fault slices are folded over leading fault slices to form a folded, bumpy roof thrust. The exposed geometry is consistent with the ramp anticline model of thrust displacement and duplex formation. The roof of the Little Elbow duplex is also the floor of the overlying Elbow multiduplex, formed within carbonates of the 230 m thick Palliser Formation. The Elbow multiduplex consists of over twenty distinct duplexes comprising imbricate fault slices and separated by subsidiary roof and floor thrusts. The smooth, knife-sharp roof thrust of the multiduplex has folded somewhat independently of the floor, and has truncated, most likely by progressive shearing, underlying duplex structures. The duplex appears to have been enclosed within active roof and floor thrusts along its entire length and to have had simultaneous motion on many link faults. The overall geometry of the Elbow multiduplex changes along strike from a tight antiformal pod to a broadly folded sheet as a result of spacial variations in the stacking, folding, and shortening of component duplexes. Shortening within the Elbow multiduplex increases from near zero at its southeast termination to at least 12 km in the northcentral part of the study area.

Both the Elbow multiduplex and the Little Elbow duplex formed by progressive tectonic erosion in the footwall of the "initial" McConnell Thrust. The "initial" McConnell Thrust, now represented by the roof thrust of the Elbow multiduplex, formed before the multiduplex, and eastward translation continued along it until the end of duplex formation. The Little Elbow duplex postdates the initial formation of the Elbow multiduplex and signals the initiation of two levels of duplex faulting and a stratigraphically lower position of the McConnell Thrust. Simultaneous motion on the "initial" McConnell Thrust, the shared detachment between the two duplexes, and the stratigraphically lower position of the McConnell Thrust allowed the simultaneous deformation of the Little Elbow duplex and Elbow multiduplex to occur in the same vertical section. Motion on the "initial" McConnell Thrust ended when the present McConnell Thrust was established as the dominant thrust. The Elbow multiduplex and the Little Elbow duplex end abruptly to the northwest at nearly coincident lateral ramps in the hanging wall of the "initial" McConnell Thrust and the present McConnell Thrust, respectively. Strain caused by an abrupt lateral change in fault displacement partitioning at the northwest end of the duplexes resulted in right-lateral displacement along and contrasting structural geometry across the Fullerton Tear.

RESUME

Les zones de failles en duplex sont bien exposees le long d'un segment de 40 km longitudinal a la direction du chevauchement de McConnell transporte de loin (40 km de rejet) au sud-ouest de Calgary, Alberta. Deux niveaux de formation de faille en duplex, separes par un decollement partage, se sont formes. La faille de chevauchement de McConnell forme le plancher du duplex inferieur (Little Elbow). Dans le duplex, des failles montent de 800 m a travers la colonne stratigraphique de carbonates a partir des zones de glissement du Cambrien pres de la base de la Formation de Palliser du Devonien superieur, et les ecailles charriees a l'arriere sont plissees par-dessus les ecailles de faille frontales pour former une faille de toiture cahoteuse. Les geometries exposees sont compatibles avec le modele d'anticlinal de rampe de faille de chevauchement et de formation de duplex. Le toit du duplex de Little Elbow est aussi le plancher du multiduplex d'Elbow sus-jacent forme de carbonates de la Formation de Palliser d'une puissance de 230 m. Le multiduplex d'Elbow consiste en plus de vingt duplex distincts comprenant des ecailles imbriquees et

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separees par des failles subsidiaires de toit et de plancher. Le surface de chevauchement du toit du multi-duplex, lisse et tranchee au couteau a ete plissee quelque peu independamment du plancher et a tronque, vraisemblablement par cisaillement progressif, les structures de duplex sus-jacentes. Le duplex apparait avoir ete enferme a l'interieur des surfaces de chevauchement actives du toit et du plancher sur toute sa longueur et a eu des mouvements simultanes sur plusieurs failles qui y sont liees. La geometrie generale du multiduplex d'Elbow change le long de son axe, d'une masse antiforme serree, a une surface a plissement ouvert, en raison des variations spatiales dans l'empilement, le plissement et le raccourcissement des duplex le composant. Le raccourcissement a l'interieur du multiduplex d'Elbow s'accroit de pres de zero a sa terminaison sud-est, jusqu' a pres de 12 km dans la partie Nord central de la region d'etude.

Le multiduplex d'Elbow et le duplex de Little Elbow se sont tous deux formes par erosion tectonique progressive dans le mur du chevauchement 'initial' de McConnell. Le chevauchement 'initial' de McConnell maintenant represente par le chevauchement de toit du multiduplex d'Elbow, s'est forme avant le multi-duplex et avant que la translation vers l'est se poursuive sur sa surface jusqu' a la fin de la formation de duplex. Le duplex de Little Elbow est posterieur de la formation initiale du multiduplex d'Elbow et signale l'initiation a deux niveaux de la formation de failles en duplex et une position stratigraphique inferieure du chevauchement de McConnell. Le mouvement simultane du chevauchement 'initial' de McConnell, le decollement partage entre les deux duplex, et la position stratigraphique plus basse du chevauchement de McConnell a permis que la deformation du duplex de Little Elbow et du multiduplex d'Elbow puisse se produire dans la meme colonne verticale. Le mouvement le long de la surface McConnell 'initiale' s'est termine quand la faille de chevauchement McConnell s'est etablie comme faille principale. Le multiduplex d'Elbow et le duplex de Little Elbow se terminent abruptement au nord-ouest contre des rampes laterales presque coincidentes dans le toit avec respectivement la surface de chevauchement 'initiale' de McConnell, et avec la faille McConnell actuelle. La deformation causee par le changement lateral abrupt dans le gradient de deplacement a la limite nord-ouest des duplex a resulte en un deplacement dextre le long de la Faille transversale de Fullerton et des geometries structurales contrastantes de part et d'autre de cette derniere structure.

Traduit par Lynn Gagnon.