Les Formations de Beniah et de Bell Lake de >2,8 Ga, Province des Esclaves, Territoires du Nord-Ouest : Une analyse des lithofaciès sédimentaires
Clarence Pickett, Mémoire de Maîtrise.
Projet de Maîtrise en Sciences de la Terre sous la supervision du Dr Wulf U. Mueller.
Description du projet
La Province des Esclaves, située dans les Territoires du Nord-Ouest, contient plusieurs dépôts sédimentaires de plate-forme d'âge Archéens (2.8-2.9 Ga), adjacents à des zones de failles étendues orientées nord-sud. Les bassins sédimentaires comprennent des quartzarénites, des grès minéralogiquement matures qui se forment dans des conditions climatiques, hydrauliques et tectoniques particulières. Ces roches sédimentaires sont présumées s' être déposées en discordance sur un complexe lité mafique et des gneiss tonalitiques-granodioritiques, et sont recouvert par des roches volcaniques mafique et felsique de 2.6-2.7 Ga.
La Formation de Beniah, de 100 à 1000 mètres d'épaisseur, qui se trouve à près de 150 km au nord-est de la ville de Yellowknife, est composée de quatre lithofaciès distincts. Ces lithofaciès sont : 1) les conglomérats de 2 à 13 m d'épaisseur, 2) les quartzarénites de 10 à 120 m d'épaisseur, 3) les grès-siltstones de 10 à 16 m d'épaisseur, et 4) les siltstone-grès entre 5 et 13 m d'épais. Le lithofaciès de conglomérat est divisé en deux sous-lithofaciès de conglomérats à cailloux de quartz et de brèche sédimentaire. Le lithofaciès de siltstone-grès contient le sous-lithofaciès de siltstone avec du litage ondulé et planaire et le sous-lithofaciès de formation de fer. Localement, les roches volcaniques et volcanoclastiques sont en contact dépositionel avec les roches sédimentaires de la Formation de Beniah. Ces roches volcaniques sont considérés représenter la stratigraphie de la partie supérieure de la formation.
La combinaison de la géométrie tabulaire des lithofaciès, la présences de lits entrecroisés composites, les patrons de paléocourants bimodaux et bipolaires et l'abondance des films d'argile supporte fortement un environnement influencé par la marée pour les roches sédimentaires de la Formation de Beniah. En plus, les lits granoclassés, l'alternance entre certains lits de grès et siltstones et les rides superposées sur le flanc des lits entrecroisés indiquent une influence mineure des courants de tempêtes et des vagues. L'environnement de déposition proposé est celui d'un milieu sous-marin de faible profondeur d'un complexe estuaire qui contient: 1) des barres de gravier côtières, représentées par le lithofaciès de conglomérat, 2) des coulées de débris (lithofaciès de brèche sédimentaire), 3) une série des chenaux de marées, représentés par les lithofaciès de siltstone-grès et grès siltstone, 4) des bancs de sable le long de l'avant plage (lithofaciès de quartzarénite) et 5) des sédiments hétérolithique et des sédiments à grain fin déposés en suspension à la transition entre l'avant plage inférieur et la haute mer (lithofaciès de grès-siltstone et le sous-lithofaciès de formation de fer).
Les informations supplémentaires apportées par la Formation de Bell Lake (environ 45 km au nord de Yellowknife) indiquent la présence de trois lithofaciès, qui sont : 1) quartzarénite de 2 à 10 m d'épaisseur, 2) grès-siltstone entre 1 et 12 m d'épaisseur, et 3) formation de fer de moins de 1 à 30 m d'épaisseur. L'abondance des laminations parallèles et les lits entrecroisés de faible pente en forme des lits tabulaires peu épais sont caractéristiques des dépôts en milieu de plate-forme non-protégée. Ce milieu fourni les conditions favorable pour former des grès en feuillets (sheet sandstones) influencé par la combinaison de changement dans la marée, les vagues et les tempêtes. La pétrographie et la cartographie indiquent qu'il existe une discordance entre le socle granitique et les roches sédimentaires sus-jacentes, et non pas un contact intrusif.
L'empilement des lithofaciès de la Formation de Beniah indique la présence de plusieurs séquences négatives de 10 à 110 mètre de puissance. Cette répétition séquentielle des lithofaciès commence avec le siltstone-grès à la base, ensuite le grès-siltstone au milieu et la quartzarénite ou localement le conglomérat au sommet. Un contact net entre la quartzarénite ou le conglomérat avec le siltstone-grès indique le commencement d'une nouvelle succession. La formation de ces successions négatives est attribuée à la combinaison d'une variation eustatique du niveau de la mer et d'une activité tectonique. Le tectonisme semble avoir une importance considérable dans le développement de la Formation de Beniah. La présence des complexes lités mafiques, les séquences négatives des roches sédimentaires, l'abondance des dykes recoupant et le volcanisme syn-sédimentaire supportent tous fortement un modèle en extension. Le modèle tectonique proposé pour la Formation de Beniah et pour d'autres successions de quartzarénite similaires dans la Province des Esclaves (incluant la Formation de Bell Lake, et des roches sédimentaires des lacs Patterson, Brown et Winter) impliquent la présence d'un proto-continent de tonalite et granodiorite de grande étendue il y a 3 milliards d'années. L'amincissement de la croûte par l'extension et le rifting permettrait la mise en place des complexes ignées stratiformes. Les failles majeures à grande échelle formée suite à l'amincissement de la croûte et le déplacement de ces blocs ont crée les bassins où les séquences négatives se développaient. L'atténuation subséquente et la séparation du proto-continent permettent la mise en place des séquences volcanique subaquatique aux environs de 2.8 Ga.
L'accumulation des quartzarénites des Formations de Beniah et de Bell Lake implique un climat tropical avec de hauts niveaux de CO2 et des températures élevées. En plus, un système plus dynamique entre la terre et la lune à l'Archéen combiné avec un milieu sédimentaire à haute énergie aident à développer ces grès très riche quartz.
Les successions sédimentaires Archéennes riches en quartz existent partout dans le monde, par exemple, le Craton de Zimbabwe en Afrique, le Craton de Dharwar en Inde et la Province du lac Supérieur du bouclier Canadien. La lithostratigraphie et l'environnement de déposition pour ces successions sont comparable à celles des Formations de Beniah et de Bell Lake. Des épisodes de rifting ont également été inférés pour chacune de ces régions, impliquant donc la possibilité d'un évènement tectonique majeur et mondial aux environs de 2.8-3.0 Ga sur l'ensemble de la croûte continentale juvénile de la Terre.
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