Variable unroofing in the western Superior Province - metamorphic evidence and possible origin

Abstract

Western Superior Lithoprobe seismic-reflection line 1 exhibits a broad region of northward-dipping reflectors in the Uchi subprovince, which gives way to southward-dipping reflectors farther north in the Berens River subprovince. Mafic metavolcanic rocks across the region of northward-dipping reflectors exhibit a decline in metamorphic pressure, from pressures of 6 kbar (1 kbar = 100 MPa) in the south to only 2 kbar 80 km to the north. This indicates that the southern edge of the Uchi subprovince has undergone significantly more unroofing than regions farther north. The differential unroofing is not consistent with a doubly vergent thrusting origin for the northward-and southwarddipping reflector pattern. It could result from a crustal-scale synform, of which the region of northward-dipping reflectors would make up the southern limb. Metamorphic pressures from samples off the seismic line, however, provide only limited support for a regional synform, and suggest that much of the pressure variation may result from deformation associated with motion on late faults that are widespread in the western Superior Province. These faults occur in a WNW-striking set with dextral offsets and an ENE-striking set with sinistral offsets. They could result from northsouth compression and east-west extension, provided the faults have rotated towards the east-west direction during deformation. Regional tilting and (or) jostling of crustal blocks is attributed to deformation associated with the fault rotation. Motion on the faults and the associated deformation of intervening fault blocks may be important contributors to the present crustal architecture of the western Superior Province, including the surface distribution and form of the greenstone belts.Résumé : La ligne de sismique réflexion 1 du Projet Lithoprobe de la Province du lac Supérieur occidental montre une grande région de réflecteurs à pendage nord dans la sous-province d'Uchi; ces réflecteurs se transforment en des ré-flecteurs à pendage sud plus au nord dans la sous-province de Berens River. Les roches métavolcaniques mafiques à travers la région de réflecteurs à pendage vers le nord montrent une diminution de la pression métamorphique, d'une pression de 6 kbar au sud à seulement 2 kbar à 80 km plus au nord. Cela indique que la bordure sud de la sousprovince d'Uchi a subi beaucoup plus de retrait du toit que les régions plus au nord. Le retrait du toit différentiel ne concorde pas avec une origine de chevauchement à double vergence pour le patron de réflecteurs à pendage vers le nord et vers le sud. Il pourrait résulter d'un synforme à l'échelle de la croûte où la région comportant les réflecteurs à pendage nord comporterait le membre sud. Les pressions métamorphiques provenant d'échantillons à l'extérieur de la ligne sismique supportent toutefois très peu l'idée d'un synforme régional et elles suggèrent plutôt qu'une grande partie de la variation de la pression découle de la déformation associée à des mouvements sur les failles tardives, lesquelles se retrouvent un ...