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Mise h I'dvidence et cindmatique de la faille de La Guadeloupe, Appalaches du sud du Qu6bec
ALAIN TREMBLAY ET PIERRE ST-JULIEN Ddpartement de gdologie, Universite' Laval, Sainte-Foy (Qu'bec), Canada GlK 7P4
ET
JEAN-YVES L A B B ~ Dc'partement des sciences de la Terre, Universitd du Qudbec a Chicoutimi, Chicoutimi (Qudbec), Canada G7H 2Bl
R q u le 22 novembre 1988
Revision acceptke le 10 avril 1989
Dans les Appalaches du sud du Quebec, le contact entre les roches siluro-devoniennes du synclinorium de Gasp6 - Connec- ticut Valley et les roches carnbro-ordoviciennes de la Zone de Dunnage est marque par une importante faille de chevauche- ment vers le nord-ouest, la faille de La Guadeloupe. Cette faille separe deux domaines stratigraphiquement distincts, mais dont les deformations rkgionales sont tributaires du m2me episode orogknique. Dans les regions de Sherbrooke et de Weedon, differents types d'informations structurales permettent de mettre la faille de La Guadeloupe ?I l'evidence ainsi que d'en dkter- miner la cinkmatique. Les roches affleurant 2t proximite de la faille sont affectees par des structures temoignant d'une zone 5 deformation intense. Les dkformations sont soulignkes par la prksence de fortes lineations d'allongement et de zones de cisaillement. Les deformations ductiles sont concentrkes dans les unites cambro-ordoviciennes. L'ktude macroscopique et microscopique d'kchantillons recueillis dans des zones de cisaillement tributaires de la faille de La Guadeloupe indique systkmatiquement un transport tectonique du sud-est vers le nord-ouest. Cette interpretation est confirmke par l'orientation cristallographique des axes c du quartz. En Nouvelle-Angleterre, il semble que la faille de La Guadeloupe corresponde ?I la discordance taconique, quoiqu'une bifurcation dans les unites prksiluriemes affleurant 2t l'ouest de cette discordance soit. possible. Au QuBbec, la wntinuitk vers le nord-est de la faille de La Guadeloupe pose encore des problkmes de correlation et de cinernatique.
In the Appalachians of southern Quebec, the contact between Siluro-Devonian rocks of the Connecticut Valley - Gasp6 Synclinorium and the Cambro-Ordovician rocks of the Dunnage Zone is marked by an important thrust fault striking north- west, La Guadeloupe fault. This fault separates two stratigraphically distinct domains, but the regional deformations are related to the same orogenic period. In the Sherbrooke and Weedon areas, different structural features show evidence of La Guadeloupe fault and reveal its kinematics. The exposed rocks near the fault exhibit structures that indicate a strong deforma- tion zone. The deformation includes well-developed stretching lineations and shearing zones. The ductile deformation is restricted to the Cambro-Ordovician rocks. Macroscopic and microscopic studies of samples from the shear zones related to La Guadeloupe fault reveal, systematically, a tectonic transport from southwest to northwest. This interpretation is supported by the quartz crystallographic c-axis orientation. In New England, La Guadeloupe fault seems to coincide with the Taconic unconformity, though a bifurcation of the pre-Silurian units exposed on the western side of this unconformity remains possible. In Quebec, the correlation and kinematics of La Guadeloupe fault extension towards the northeast are not completely understood.
[Journal translation]
Can. 1. Earth Sci. 26, 1932- 1943 (1989)
Introduction les roches du SGCV et celles de la Zone de Dunnage. RCcem-
Dans les Appalaches du sud du QuCbec, St-Julien et al. (1983) ont interprttk le contact entre les roches cambro- ordoviciennes de la Zone de Dunnage (Williams 1979) et les roches siluro-dCvoniennes du synclinorium de Gasp6 - Con- necticut Valley (SGCV) comme Ctant une importante faille de chevauchement, la faille de La Guadeloupe. Bien que Lamarche (1965) ait suggCrC l'existence d'une discordance angulaire le long de ce contact, on s'entend gCnCralement sur l'existence d'une cassure majeure mais les opinions divergent quant B la cinkmatique de cette faille. En Nouvelle-Angleterre, le meme niveau structural est interprCtC cornme Ctant une discordance angulaire appel6e la ligne taconique (Hatch 1982; Stanley et Ratcliffe 1985).
Dans le secteur de la colline Bunker (fig. I), Doolan et al. (1982) indiquent un transport tectonique du nord-ouest vers le sud-est le long de la faille de La Guadeloupe. Dans les monts Stokes, de Romer (1985) en fait la semelle tectonique sur laquelle repose le Complexe d'Ascot qu'il interprbte comme un klippe. Cooke (1950) fut le premier h interprCter une faille de chevauchement vers le nord-ouest (St-Francis thrust) entre Printed in Canada / Imprim6 au Canada
ment, se basant sur le profil sCismique de la Ggne 2001, St-Julien et al. (1983) et Bernard (1987) interprbtent un chevauchement nord-ouest le long de la faille de La Guadeloupe.
Cette dernikre interprktation est actuellement confirmCe par des travaux dktaillb effectuCs dans les rCgions de Weedon (LabbC 1989) est de Sherbrooke (Tremblay 1987, 1988; Trem- blay et St-Julien 1988). Dans cet article, nous prksentons et discutons de diffirents types d'informations stratigraphiques et structurales indiquant que, pour la rCgion s'ttendant de la frontibre internationale jusque dans les environs du lac St-Fran~ois, le contact entre la Zone de Dunnage et le SGCV est une faille de chevauchement vers le nord-ouest.
Contexte stratigraphique rCgional Au QuCbec, la faille de La Guadeloupe sCpare deux
domaines stratigraphiquement distincts (fig. 1). Au sud-est de la faille, les roches appartiennent aux unites siluriennes et .
dkvoniennes du Groupe de St-Francis (Cooke 1950), lequel correspond en partie 21 la SCrie de St-Fran~ois de Cooke (1938)
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TREMBLAY ET AL. 1933
Milonge de St-Donlet
Grks de la Colllnq Bunker
GmupedeMwg
Grwpe do Clenbrooke
FormotiondeLocAylmer
LBVB Ligne Bole Verte-Brompton
FLG Foi lle de lo Guadeloupa
Faille de chevouchment
FIG. 1. (A) Divisions tectonostratigraphiques des Appalaches du sud du Qukbec (modifi6 de Williams 1979). SGCV : synclinorium de Gasp$ - Connecticut Valley. (B) Carte gkologique simplifike de la Zone du Dunnage dans le sud du Qukbec (modifike de St-Julien et Slivitzky 1985).
et forme les assises du SGCV. Les unitts au nord-ouest de la faille sont constituees de roches cambro-ordoviciennes appar- tenant B la Zone de Dunnage. Cependant, au sud de Weedon, la faille de La Guadeloupe stpare le Groupe de St-Francis au sud-est des roches siluriennes de la Formation de Lac Aylmer au nord-ouest (fig. 1).
Les roches carnbro-ordoviciennes appartiennent B deux importantes unites de la Zone de Dunnage : le Complexe d7Ascot et le Groupe de Magog. Le Complexe d'Ascot, cor- respondant B la Formation d'Ascot de St-Julien et Lamarche (1965), est un assemblage volcano-ddimentaire interpret6 comrne un arc volcanique fossile par St-Julien et Hubert (1975). Les schistes de Weedon (Duquette 1961 ; Labbt 1989) en sont un equivalent latCral (Slivitzky et St-Julien 1987). La signature gtochirnique des roches volcaniques suggbre que le Complexe d'Ascot est le resultat du collage tectonique de
difftrents assemblages volcanogbnes au sein de sediments pelitiques corrtlatifs avec le Mtlange de St-Daniel (Tremblay et al. 1989). Dans les monts Stokes, les volcanites du Com- plexe d'Ascot sont recoupkes par une intrusion granitique syn- volcanique (de Romer 1985; Tremblay 1987).
Le Groupe de Magog, formant les assises du synclinorium de St-Victor (SSV), est une Cpaisse sequence ddimentaire, essentiellernent constitute de turbidites. Dans le sud du Qutbec, il n'est que localement en contact avec le Groupe de St-Francis (fig. 1). Cependant, dans la region de la Beauce, la faille de La Guadeloupe stpare les groupes de St-Francis et de Magog (Cousineau 1988). Le Groupe de Magog est d78ge ordovicien moyen B superieur (St-Julien 1963, 1987; Cousineau 1988). 11 n'existe aucune unite correlative avec le Groupe de Magog au sud de la frontibre internationale (Doolan et al. 1982).
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Les unit& siluro-dtvoniennes affleurant de Dart et d'autre la faille de La Guadeloupe appartiennent, au sui-est de celle-ci, au Groupe de St-Francis et, au nord-ouest, ?i la Formation de Lac Aylmer et au Groupe de Glenbrooke (fig. 1). Ce dernier, affleurant dans la region du lac MemphrCmagog, n'est pas directement impliquC dans la faille de La Guadeloupe.
Dans le sud du QuCbec, le Groupe de St-Francis est con- stitut des formations de Lac Lambton, d'Ayers Cliff et de Compton (Slivitzky et St-Julien 1987). Ces unitCs sont locale- ment fossilifbres : Boucot et Drapeau (1968) ont identifiC une faune silurienne dans la Formation de Lac Lambton, et Kelly (1975) rapporte la prtsence de plantes dkvoniennes dans la Formation de Com~ton.
La Formation de Lac Aylmer affleure dans la rCgion de Weedon (fig. 1). Les fossiles qu'on y retrouve indiquent un ige silurien supCrieur (Boucot et Drapeau 1968). D'un point de vue litholoGque et chronostratigraphique, la Formation de Lac Aylmer et le Groupe de Glenbrooke sont trbs semblables (Slivitzky et St-Julien 1987) et sont probablement des Cquiva- lents lattraux. En terme d'bge, la Formation de Lac Aylmer s'apparente aussi B la Formation de Lac Lambton. Cependant, et il est important de la souligner pour comprendre la dyna- mique de la faille de La Guadeloupe, nous croyons que ces dernibres, bien que probablement contemporaines, se sont dCposCes dans des bassins de ~Cdimentation distincts, respec- tivement situCs au nord-ouest et au sud-est la chaine des monts Stokes.
Dans la rtgion de Weedon, deux massifs granitiques dtvoniens postcinCmatiques recoupent la faille de La Guade- loupe (fig. 1).
Contexte structural Dans le sud du QuCbec, le principal Cpisode de dtformation
affectant les unitts affleurant au sud-est de la ligne Baie Verte - Brompton (Williams et St-Julien 1982) rCsulte de 1'orogCnie acadienne du Dtvonien moyen, B laquelle est associCe la formation des synclinoria SSV et SGCV (Cousineau 1988; LabbC 1989). Les seules unitCs ayant enregistrC les effets d'une dkformation anttrieure 2 l'acadien sont le MClange de St-Daniel et le Complexe d'Ascot. Cousineau (1988) inter- prbte cependant l'existence de plis taconiens sans clivage dans le Groupe de Magog. Dans la rCgion de Sherbrooke, il n'y a aucune Cvidence d'une dtformation antkrieure B 1'Acadien dans le Groupe de Magog (Tremblay 1987). I1 est cependant possible, tel que propose par Robinson et Fyson (1976), que les plis acadiens se soient superposCs sur des plis sans clivage arnorcCs lors de 1'orogCnie taconique.
Le seul contraste structural notable entre les unitCs du SSV et du SGCV est une augmentation de 1'intensitC des dCforma- tions acadiennes du nord-ouest vers le sud-est. Dans le Groupe de St-Francis, les plis sont gCnCralement plus serrCs et a plon- gCe plus abrupte que dans le Groupe de Magog. Un clivage tardif de crknulation, systtmatiquement inclink vers le nord- ouest, augmente aussi en intensit6 vers le sud-est; dans le SGCV, ce clivage est associt i la superposition de plis ouverts sur les structures rCgionales.
Dans les rtgions d l Sherbrooke et de Weedon, les roches du Complexe d'Ascot possbdent une schistositt ancienne, antkrieure A la foliation acadienne. Le style structural de cette unite est dornint par des plis de deuxibme gCnCration, contem- porains 21 la formation du SSV et du SGCV. Dans la rCgion de Sherbrooke, la schistositC ancienne est interprttte comme le
rCsultat de la mise en place tectonique des assemblages volca- niques dans les sCdiments du MClange de St-Daniel lors de l'orogtnie taconique. Dans les schistes de Weedon, la foliation ancienne et la foliation dominante semblent provenir d'un m&me Cpisode de dkformation progressive. I1 s'agit d'un phtnombne frCquement dCcrit dans les zones de cisaillement d'importance rCgionale (cf. Ghosh et Sengupta 1987).
En Nouvelle-Angleterre, oh les dCformations taconiennes et acadiennes sont beaucoup plus pCnCtrantes qu'au QuCbec, les dtformations rCgionales B l'est de la ligne taconique sont attribuCes 21 1'orogCnie taconique (Hatch 1982; Stanley et Ratcliffe 1985). Or, selon Doolan et al . (1982), la seule unit6 de la Zone de Dunnage possCdant un Cquivalent latCral au Ver- mont est le MClange de St-Daniel. C o m e au QuCbec, on observe de nombreuses Cvidences d'une dCformation prCaca- dienne, prCsumtment taconique, dans cette unitC.
Les Appalaches du QuCbec permettent de dtmontrer, B l'aide d'unitks dont la chronostratigraphie est relativement bien Ctablie, que les effets de l'orogtnie acadienne dominent le style structural rtgional de la Zone de Dunnage et que les dkformations antkrieures sont confinkes B une unit6 tecto- nostratigraphique particulibre (le MClange de St-Daniel) issue d'un environnement oh les bouleversements tectoniques sont trbs prtcoces (Cousineau 1988). La gtologie rtgionale sug- gbre aussi qu'il n'existe pas de discordance angulaire impor- tante entre les unites ordoviciennes et siluro-dtvoniennes.
La faille de La Guadeloupe Dans la section qui suit, nous prCsentons diverses observa-
tions indiquant qu'il existe effectivement un contact fail16 entre les unit& du SGCV et les roches de la Zone de Dunnage et que le mouvement dominant le long de cette faille est du sud-est vers le nord-ouest.
~vidences de l'existence d'une faille Les figures 2 et 3 montrent la gCologie de surface des unitCs
bordant la faille de La Guadeloupe dans les rCgions de Sher- brooke (fig. 2) et de Weedon (fig. 3). Dans le Complexe d'Ascot, les lintations d'allongement sont fortement dCvelop- pCes (LabbC 1989; Tremblay 1987, 1988). Cet allongement plonge systCmatiquement vers le sud-est, parallblement au pendage de la foliation rCgionale. Les roches du Groupe de St- Francis affleurent peu en bordure du contact avec le Complexe d'Ascot et les donntes structurales sont, de ce fait, moins abondantes. Cependant, les linkations d'allongement mesurCes dans le Groupe de St-Francis sont parallbles a celles affectant les unitis cambro-ordoviciennes (fig. 2 et 3). I1 est important de noter que cet allongement est absent dans les roches du SGCV ailleurs que sur sa bordure nord-ouest. La figure 4 est un exemple du type de linkation visible dans le Groupe de St-Francis B proximitk du contact avec le Complexe d'Ascot.
Dans les zones orogtniques internes, les linkations d'allongement sont considCrCes comme Ctant subparallbles ?i l'axe X de l'ellipso'ide de la dkformation finie, de m&me qu'8 la direction de transport tectonique (Sanderson 1973; Escher et Watterson 1973; Malavieille et al . 1984). En outre, les axes des plis contemporains B l'allongement sont souvent rCorientCs vers une attitude subparallble cette lintation (Sanderson 1973; Escher et Watterson 1973; Bell 1978). Ce phtnombne est observt dans la rCgion de Sherbrooke oh, en bordure de la faille de La Guadeloupe, les plongCes axiales des plis visibles dans le Complexe d'Ascot et dans le Groupe de St-Francis sont
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lles de chevouchement
zones de cisoillement
Sm foliotion mylonitique
GROUPE DE ST-FRANCIS
FORMATON D'AYERS CLIFF
Domaine de Stokes
[+ Intrusion Gronitique I/\CII gri?s,sholes colcoreux
ISH] Domoine de Sherbrooke
Domolne d'Eust~s
[rml Roches Ultramofiques
FIG. 2. Carte gkologique simplifike des unitks affleurant de part et d'autre la faille de La Guadeloupe dans la rCgion de Sherbrooke. Les projections stkrkographiques illustrent l'attitude des linkations d'allongement et de la foliation mylonitique mesurkes dans chacun des domaines structuraux.
subparallbles aux linkations d'allongement (fig. 4). La prksence, dans le Groupe de St-Francis, de fortes linkations d'allonge- ment en bordure du Complexe d'Ascot ttmoigne de l'exis- tence d'une zone de dtformation intense le long du contact.
Prbs de la faille de La Guadeloupe, les roches du Groupe de St-Francis sont parfois affectkes d'un clivage secondaire, posttrieur au clivage rtgional mais anttrieur au clivage de crknulation (fig. 5). Ce clivage est gtnttiquement associk B l'existence de la faille. Sur certains affleurements, on observe aussi que le contact entre le Complexe d'Ascot et le Groupe
de St-Francis est marquk par d'importantes zones de cisaille- ment; nous en verrons un exemple dans la prochaine section.
Finalement, la disparition de certaines unites siluriennes du SGCV, affleurant en bordure du contact avec les roches de la Zone de Dunnage, est une Cvidence indirecte suggerant l'exis- tence d'une faille. Sur la figure 2, l'unitt AC1 disparait latkralement et semble tronquke par la faille de La Guade- loupe. I1 semble en etre de meme pour la Formation d'Ayers Cliff qui, vers le nord, n'a plus qu'une centaine de mbtres d'tpaisseur en surface (fig. 1). Ces variations d'tpaisseur des
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1936 CAN. J. EARTH SCI. VOL. 26,1989
@ Complexe d ' ~ s c o t
IAC] Formot~on dBAyers Cllff
a Formot~on de Compton
a Formollon dc Lac Aylmer
lntruslon dhvonlenne . L~neotlon d'ollongement + + f + Sm Fol~ot~on mylon~t~que
+ + + + T Fo~lle de chevouchemant
+ + +
FIG. 3. Carte gBologique de la rBgion de Weedon. Les projections stBrBographiques illustrent l'attitude des linCations d'allongement et de la foliation mylonitique mesurCes dans les unitis bordant la faille de La Guadeloupe.
FIG. 4. Linkation d'allongement dans un grks conglomBratique du FIG. 5. Clivage secondaire gknktiquement associB h la faille de La Groupe de St-Francis affleurant en bordure de la faille de La Guade- Guadeloupe dans les calcaires du Groupe de St-Francis (Formation loupe. Notez le subparallklisme entre la linkation d'allongement (LA) d'Ayers Cliff). Ce clivage (S') affecte la schistositk regionale et la et la linkation d'intersection (Lo). Rkgion de Sherbrooke. stratification qui sont parallkles. Nord-est du lac Massawippi.
unitCs siluriennes peuvent cependant reprksenter des variations latkrales de facits.
Cindmatique de la faille de La Guadeloupe Diverses observations B diffkrentes kchelles permettent de
dkterminer la cinkmatique de la faille de La Guadeloupe. Ces observations sont d'ordre macroscopique et microscopique. L'orientation cristallographique des tectonites est aussi un outil important de cette analyse cinkmatique.
kchelle macroscopique Dans le Complexe d'Ascot, de nombreuses zones de
cisaillement ductile tkmoignent d'un transport tectonique dirigk vers le nord-ouest. Les zones de cisaillement varient de quelques centimttres B quelques mttres d'kpaisseur (fig. 6). Elles sont orientkes nord-est - sud-ouest, subparallbles h la foliation dominante, et posstdent un pendage, modkrk B faible, vers le sud-est. Une linkation d'allongement est toujours prksente sur le plan de foliation associC au cisaillement. Les
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TREMBLAY ET AL. 1937
FIG. 6 . Zone de cisaillement ductile dans un tuf felsique du Com- plexe d'Ascot. Le sens de cisaillement est senestre. Le diamktre du capuchon de la lentille photographique est de 5 cm. RCgion de Sher- brooke.
linkations d'allongement plongent systkmatiquement vers le sud-est (fig. 2 et 3). Dans la rCgion de Sherbrooke, ces zones de cisaillement montrent une nette tendance B &re plus frk- quentes et plus importantes B proximitk de la faille de La Guadeloupe. Dans les domaines structuraux adjacents h celle- ci, les zones de cisaillement forment un motif anastomosk et sont soulignkes par la prhence de schistes mylonitiques et de mylonites. Les indicateurs cin6matiques associks aux mylo- nites sont des fabriques C-S, ainsi que des porphyroclastes asymktriques parfois visibles B l'affleurement. Toutes les zones de cisaillement observkes a l'kchelle macroscopique indiquent un transport tectonique du sud-est vers le nord- ouest.
Dans la region de Weedon, ob la faille de La Guadeloupe est associke B une imbrication de failles subsidiaires (fig. 3), les dkformations semblent plus pknetratives qu'h Sherbrooke quoique les fabriques C - S sont rarement observkes B l'kchelle macroscopique. La schistositk dominante est une foliation mylonitique trbs serrke. De nombreuses structures de transpo- sition (Labbk 1989) suggbrent un transport tectonique, paralEle a la foliation. Localement, la prksence de pseudo- tachylite tkmoigne de l'existence d'une zone de faille.
Dans le Groupe de St-Francis, les zones de cisaillement duc- tile sont rares. Deux raisons expliquent cette raretk : (i) les roches du Groupe de St-Francis affleurent trbs peu en bordure imrnkdiate de la faille de La Guadeloupe et (ii) les dkforma- tions ductiles sont concentrkes dans les unitks prksiluriennes. La prCsence d'une anisotropie prkexistante dans ces dernibres ainsi que le fait qu'elles constituent le bloc chevauchk explique ces diffkrences de comportement rhkologique.
Sur le versant est des monts Stokes, a la hauteur de East Angus, il est cependant possible d'observer le contact entre le Complexe d'Ascot et le Groupe de St-Francis. Ce contact, affleurant dans le ruisseau Big Hollow, est marquk par une zone de cisaillement d'au moins 100 m d7Cpaisseur. La figure 7 est une illustration schtmatique de cet affleurement. Vers le nord-ouest, le granite cisaillk affleurant dans la zone mylonitiske passe graduellement au facibs granitique carac- tkrisant l'intrusion syn-volcanique des monts Stokes. Au coeur de la zone de cisaillement, il est possible de reconnaitre le con- tact avec le Groupe de St-Francis; de part et d'autre, les roches
sont fortement mylonitiskes. Les structures prksentes sont typiques d'un cisaillement ductile. Des plans de cisaillement conjuguks (shear bands), ou surfaces C' (Platt 1979; Platt et Vissers 1980; White et al. 1980), sont superposks sur une fabrique C -S trbs pknttrante avec laquelle ils font une angle d'environ 15 (fig. 7). Le sens de cisaillement indiquC par les plans C' est du sud-est vers le nord-ouest. La relation entre les plans C et S indique le m2me sens de cisaillement, dkmontrant ainsi que les plans C' sont des ECC-1 (extensional crenulation cleavage, selon Platt 1984). La nettetk des relations visibles sur cet affleurement permet d'kviter l'ambiguitk qu'ont soule- vke certains auteurs (Platt 1984; Behrmann 1987) concernant la relation entre les indications cinkmatiques fournies par les zones de cisaillement conjugukes et le sens de cisaillement d'une dtformation regionale.
Dans les zones de cisaillement, les surfaces C' apparaissent lorsque la dkformation en cisaillement simple devient si intense qu'elle ne peut plus &re accornmod6e par les plans C et S (Choukroune et al. 1987). L'importance de la zone de cisaillement du ruisseau Big Hollow ainsi que la nature des fabriques prksentes suggkre que le maximum de la dkforma- tion en cisaillement simple est concentrk le long de la faille de La Guadeloupe.
~chel le microscopique De nombreux Cchantillons orientks furent prklevCs dans les
unitks bordant la faille de La Guadeloupe dans les regions de Weedon et de Sherbrooke. Des sections minces, coupkes perpendiculairement B la foliation et parallblement B la linka- tion d'allongement (plans XZ), furent prkparkes pour chacun de ces kchantillons. Le bloc-diagramme de la figure 8 illustre les diffkrents types d'indicateurs cinkmatiques observks sur ces lames minces, et la figure 9 en prksente quelques exem- ples. Les principales textures microscopiques, indicatrices d'un sens de cisaillement, prksentes dans ces Cchantillons sont des porphyroclastes asymktriques de type a et 6 (Passchier et Simpson 1986), des rubannements de quartz B croissance orientke (grain-shape alignment, selon Rarnsay et Huber 1987), des textures C -S (Lister et Snoke 1984) ainsi que des ECC (Platt 1984). Sur les sections perpendiculaires la linka- tion d'allongement et la foliation (plans YZ), les roches mylonitiques ne montrent souvent qu'une faible deformation apparente, soulignke par le moulage de la foliation sur les por- phyroclastes (fig. 8); cette texture est particulibrement bien dkveloppke dans les kchantillons d'ultramylonites du Com- plexe d'Ascot.
Toutes les sections minces examinkes suggbrent un transport tectonique du sud-est vers le nord-ouest.
Pitrofabrique des tectonites Parallblement B l'exarnen microscopique, l'orientation cris-
tallographique des axes c du quartz fut ktudike sur plusieurs des kchantillons orientks. Ces derniers furent choisis en fonc- tion de leur provenance et de leur caractkristique micro- scopique. Tous les Cchantillons proviennent de la rkgion de Sherbrooke : neuf sont du Complexe d'Ascot, et un est du Groupe de St-Francis.
L'orientation des axes c fut dCterminke a l'aide d'une platine universelle sur des sections parallkles au plan XZ des kchan- tillons. Les projections stkrkographiques prksentkes sur la figure 10 sont des coupes subverticales orientkes nord- ouest - sud-est. Un minimum de 250 mesures furent effec- tuCes sur chaque Cchantillon.
Dans le Complexe d'Ascot, la majoritk des kchantillons
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1938 CAN. J. EARTH SCI. VOL. 26, 1989
Granite peu de'forme Srn Foliation rnylonitique (plan C )
Granite cisaille Sb Plans de cisaillement conjugub (plan c ' ) Se'diments cisailles \ Lineation d'allongernent
H Haut
B Bas
GROUPE DE ST-FRANCIS 1 / COMPLEXE D'ASCOT
FIG. 7. Coupe schkmatique de la zone de cisaillement du ruisseau Big Hollow. Des zones de cisaillement synthktiques (plans C') sont super- poskes sur une fabrique C-S. La projection stkrkographique de la droite du schCma illustre la relation angulaire entre ces fabriques.
sClectionnb sont des mylonites et des schistes mylonitiques provenant du Domaine d'Eustis (voir fig. 2). Trois de ces Cchantillons (87-432, 87-407 et 87-321) proviennent cepen- dant d'un niveau de quartzite mylonitique marquant le contact nord-ouest des roches volcanoclastiques du Domaine d7Eustis avec les phyllades du Complexe d'Ascot. Les Cchantillons du Domaine d'Eustis montrent deux types de textures micro- scopiques. Le premier (Cchantillons 87-382 et 87-439) est caractCrisC par la prCsence de porphyroclastes de type a bai- gnant dans une matrice microcristalline entibrement recris- tallisCe (fig. 9). La dissymktrie des recristallisations en zones abritkes est prononcke et leur allongement confbre souvent une texture rubannCe aux sections minces. Dans ce type de texture, les cristaux de quartz des zones abritCes sont le produit d'une recristallisation dynamique (Passchier et Simpson 1986). Nous avons mesurC les axes c des cristaux de quartz formant les rubans (en prenant soin de nCgliger les domaines adjacents ou protCgCs par les porphyroclastes) et considtrC les fabriques obtenues c o m e reprksentatives d'une partie du rCgime de dCformation les ayant engendrCes.
Le second type de texture (Cchantillons 87-275, 87-277, 87-404 et 87-262) est caractCrist par la prtsence de rubanne- ments de quartz de 0.1 h 0.3 mm d'kpaisseur. Ces rubans de quartz sont parallbles h la foliation mylonitique et interprCtCs comme le produit d'une recristallisation syn-tectonique. Cette interpretation semble confirmke par la prCsence de sous-joints, de lambelles de deformation et d'extinction ondulante dans les cristaux de quartz (White 1977). Les rubans sont constituts de un ou de plusieurs cristaux d'un diambtre de 0.01 h 0.1 mm. Les axes c furent prCfCrentiellement mesurCs dans les rubans les plus homogbnes et les plus continus.
Des mesures d'axes c du quartz prises sur des produits de recristallisation dynarnique Cvitent d'obtenir des fabriques influencees par une orientation cristallographique prkexistante (Price 1985), laquelle exerce un important contr6le sur la
FIG. 8. Bloc-diagramme illustrant les diffkrentes textures microscopiques observkes dans les tchantillons orientks. Dans le plan XZ : 1 et 2, porphyroclastes de type a; 3, porphyroclaste de type 6; 4, texture C-S; 5 et 6, rubannements de quartz avec ou sans aligne- ment cristallographique prkfkrentiel; 7, uextensional crenulation cleavage. (ECC; Platt 1984). Dans le plan YZ : 8, moulage de la foliation sur les porphyroclastes.
pktrofabrique des tectonites (Lister et Hobbs 1980; Hobbs 1985). Pour les quartzites mylonitiques (Cchantillons 87-432, 87-407 et 87-321), nous ne pouvons cependant Climiner la possibilitC d'une orientation prCfCrentielle prkexistante. Ces quartzites sont interprCtCs comme les produits d'un Cpisode de dCformation taconien (Tremblay 1988), et il existe probable- ment une fabrique, hCritCe de cet Cvbnement, qui vient compli- quer l'interprktation des rCsultats. Ce sont d'ailleurs les seuls Cchantillons fournissant des orientations d'axes c parfaitement symktriques (fig. 10).
Depuis quelques dCcennies, de nombreux travaux ont
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FIG. 9. Photomicrographies illustrant certaines textures des Cchantillons de tectonites des rCgions de Sherbrooke et de Weedon. Toutes les sections sont parallkles au plan XZ des Cchantillons et indiquent un cisaillement senestre. (A) Porphyroclastes de feldspath de type 6. Lumikre polarisCe non analysCe. (B) Porphyroclastes de quartz et de feldspath de type u. Lumibre polarisCe non analysCe. (C) Alignement gComCtrique prCfCrentie1 des cristaux de quartz. Lumikre polarisCe analysCe. (D) .Extensional crenulation cleavage. (ECC; Platt 1984) en surimpression sur une fabrique C-S. Lumikre polarisCe analysCe. La barre noire mesure 2 rnrn en A et B, et 0.5 mm en C et D. A, B et C proviennent de la rCgion de Sherbrooke et D, de la rtgion de Weedon.
dtmontrt que l'orientation cristallographique des axes C du quartz est fonction, sous certaines conditions, du rCgime de la dtformation (Lister et al. 1978; Lister et Williams 1979; Lister et Hobbs 1980). Deux principaux types d'orientation des axes C sont reconnus : symCtriques (dtformation coaxiale) et asymttriques (dtformation non coaxiale) par rapport aux axes X, Y et Z de la dtformation finie (Lister et Williams 1979).
Les rtsultats obtenus sur les tectonites de la rCgion de Sher- brooke montrent la coexistence de fabriques symttriques et asymttriques (fig. 10). La distribution des axes c forme des couronnes doubles s'intersectant B l'axe Y, similaires aux cour- ronnes croistes de type I1 de Lister (1977). Lorsqu'il y a asymttrie dans le peuplement des couronnes, celle-ci est cohtrente avec un mouvement chevauchant du bloc sud-est. Les Cchantillons pour lesquels 1'asymCtrie est plus prononcCe sont les plus fortement mylonitists. L'Cchantillon de grbs du Groupe de St-Francis (85-398) possbde une fabrique symt- trique B double couronne. L'absence de fabrique asymktrique dans cet Cchantillon n'exclue pas l'existence d'un rtgime de dtformation en cisaillement simple en bordure de la faille de La Guadeloupe. La symttrie des axes c peut Ctre causCe par
un pourcentage tlevt de matrice dans le grks faisant en sorte que les grains de quartz sont protCgb des contraintes intracris- tallines. D'un autre cdtt, certaines intensitts de cisaillement simple peuvent produire des fabriques symttriques (Law et al. 1986).
La qualification d'une dkformation rigionale en termes de cisaillement pur ou de cisaillement simple est une simplifica- tion thCorique; globalement, la rCgime de cisaillement d'un Cpisode de dkformation est gtntralement une situation inter- mtdiaire entre ces deux extremes. Dans les zones de cisaille- ment, il y a probablement coexistence de domaines domints par une composante en cisaillement simple avec d'autres oh domine une composante en cisaillement pur. A titre d'exem- ple, Law (1987) a dtmontrt que, pour le faille de chevauche- ment de Moine, les fabriques asymttriques d'axes c sont confinCes aux quartzites affleurant B moins de 50 cm sous le plan de faille. I1 est probable que les fabriques exhibtes par la plupart des Cchantillons de la figure 10 sont hCrittes d'un rCgime de dkformation non coaxial associC B la faille de La Guadeloupe.
Au m&me titre que les observations macroscopiques et microscopiques, l'orientation cristallographique des axes c du
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FIG. 10. Diagramrnes contournCs des orientations cristallographiques des axes c du quartz des tectonites de la rCgion de Sherbrooke. L'Ccart entre les lignes de contour est de 1 %. Les maximas sont indiquts en bas B droite des projections. Les chiffres en bas B gauche donnent Ie nombre de mesures effectukes sur les Cchantillons. Les chiffres en haut B gauche ou B droite sont les numtros correspondants aux Cchantillons. L'encadrC du coin superieur gauche illustre l'orientation de chacune des projections sterkographiques. L'encadrC inferieur droit montre l'atti- tude des lineations d'allongement et du plan de foliation dominante de ces roches.
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quartz suggbre l'existence d'une composante en cisaillement simple dans le rtgime de la dtformation rtgionale. Les rtsul- tats indiquent que cette composante est centrte sur la faille de La Guadeloupe. La distribution des axes c des tchantillons mylonitiques est cohtrente avec un transport tectonique du sud-est vers le nord-ouest.
Discussion La section prtctdente a dtmontrt que, dans le sud du
Qutbec, il existe une importante faille de chevauchement entre les roches du SGCV et celles de la Zone de Dunnage. Toutes les informations structurales disponibles aux difftrentes tchelles d'analyse corroborent cette interpretation cintrnatique de la faille de La Guadeloupe. L'identification d'une faille majeure B ce niveau structural est importante pour les rtgions adjacentes, oii la faille de La Guadeloupe doit posstder un tquivalent soit au m&me niveau stratigraphique, soit B un niveau difftrent.
Hatch (1982, 1988) souligne qu'en Nouvelle-Angleterre la ligne taconique correspond a une surface de dtcollement, expliquant ainsi pourquoi la discordance entre les unitts siluriennes et prtsiluriennes n'est jamais visible sur le terrain. I1 n'y a cependant aucune qualification de l'importance du dtplacement le long de la ligne taconique qui pourrait bien correspondre B ce que nous identifions ici c o m e la faille de La Guadeloupe.
Selon White et al. (1980), le volume de mylonites produit dans une zone de cisaillement ductile est fonction de deux principaux facteurs : (i) de la difftrence de compttence entre les mylonites et les roches encaissantes et (ii) du taux de dtformation a accommoder. Ce dernier implique qu'il y aura augmentation du volume de mylonites produit par croissance latkrale de la zone de cisaillement ou par la formation d'une nouvelle zone tant que les contraintes ne seront pas totalement absorbtes par le corps rocheux. Les zones de cisaillement tributaires de la faille de La Guadeloupe sont nombreuses, et certaines sont d'une epaisseur importante (fig. 7). Ceci sug- gbre, B priori, que les contraintes absorbtes au accumultes par la faille de La Guadeloupe sont importantes et que, par cons6 quent, le taux de dtplacement doit &tre considtrable. Cepen- dant, dans les zones de faille ductile, aucune relation directe n'a encore t t t ttablie entre le dtplacement (D) et l'tpaisseur des zones de cisaillement (T) (Hull 1988), bien que le rapport D/T de certaines zones de mylonites atteignent des valeurs suptrieures B lo3 (Hossack 1983; Hull 1988).
Labbt (1989) suggbre un dtplacement de l'ordre de 10 krn le long de la faille de La Guadeloupe mais nous ne posstdons actuellement aucune donnte stratigraphique ou structurale per- mettant de vtrifier cette hypothbse. Quoiqu'il en soit, les rtsultats du prtsent travail indiquent que la faille de La Guade- loupe n'est pas simplement un dtcollement entre des unitts de compttence diffkrente mais une importante cassure impliquant probablement un transport tectonique d'ordre kilomttrique.
St-Daniel B l'ouest (Doolan et al. 1982). Par contre, cette corrtlation pourrait signifier que, comme au Qutbec, les dtformations majeures affectant les roches de la Zone de Dun- nage sont d'ige acadien, et non taconien tel que suggtr6 par Stanley et Ratcliffe (1985).
Conclusion L'tvolution structurale de la rtgion de Sherbrooke, telle
qu'interprttte par Tremblay et St-Julien (rtsultats non publits), suggbre que la faille de La Guadeloupe est un tvbne- ment relativement tardif de l'orogtnie acadienne. I1 est pro- post que la phase acadienne entraina, dans un premier temps, la formation des synclinoria de Gaspt - Connecticut Valley et de St-Victor et que, par la suite, B cause de l'accumulation des contraintes et de l'impossibilit6 de les accommoder par plissement suppltmentaire, il y eut activation de failles inverses telles que la faille de La Guadeloupe. Ce rnodble n'est pas trbs difftrent de celui propost par Hatch (1982) si ce n'est de l'existance d'une importante faille de chevauchement sur la bordure nord-ouest du SGCV.
Au Qutbec, bien que la nature de la faille de La Guadeloupe soit bien documentte dans les Appalaches du sud, il existe encore des problbmes de corrtlation et de cintmatique. Dans la Beauce, bien que le mouvement principal en soit un de chevauchement vers le nord-ouest, Cousineau (1988) attribue une composante de dtcrochement B la faille de La Guade- loupe. Au nord-est, Kirkwood et St-Julien (1987) ont propost un tquivalent B la faille de La Guadeloupe dans la region de la vallte de la rivibre Matapedia (la faille de Sainte-Florence), mais la cintmatique et la position exacte de celle-ci restent B dtterminer. 11 est cependant possible que dans la ptninsule gasptsienne, ttant donnt que la tectonique acadienne est dominke par des failles de dtcrochement (Malo et Btland 1989), la cintmatique de la faille de La Guadeloupe, si elle existe, soit tout B fait difftrente de celle du sud du Qutbec.
Remerciements Les auteurs tiennent B remercier le ministbre de 19~nergie et
des Ressources du Qutbec pour l'appui logistique lors des travaux de terrain pour les t t ts 1985 B 1988 (A.T.) et 1986-1987 (J.-Y.L.). Le Conseil national de recherche en sciences naturelles et en gtnie du Canada (CRSNG) a subven- tionnt une partie de ces travaux sous forme de bourse doc- torale accordte B A. Tremblay. Le fonds pour la Formation de chercheurs et l'aide B la recherche (FCAR) a kgalement con- tribut financibrement au projet (tquipe 88-3365). Nous sommes reconnaissants envers M, Malo et P. A. Cousineau pour la revue critique d'une premibre version du manuscrit. La version finale a grandement profit6 des commentaires de N. Goulet. Des remerciements B M. Dub6 pour la rtalisation des illustrations.
D'un autre c6t6, il est possible qu'en Nouvelle-Angleterre BEHRMANN, J. H. 1987. A precautionary note on shear bands as la ligne taconique soit telle que l'a dtcrite Hatch (1982), mais kinematic indicators, Journal of Structural Geology, I 6s9-665.
que la de La Guadeloupe y possbde un 'quivalent dans BELL, T. H, 1978. Progressive deformation and reorientation of fold les unitts prtsiluriennes. Ainsi, au sud de la frontibre inter- a,es in a ductile mylonite zone: he woodroffe thrust. T ~ ~ ~ ~ ~ ~ - nationale, la faille de La Guadeloupe pourrait bifurquer vers physics, 44 : 285_320. l'ouest et rejoindre la faille de Coburn Hill (Stanley et Rat- BERNARD, D. 1987. Etude structurale et stratigraphique du syncli- cliffe 1985), stparant des roches corrtlatives avec le Com- norium de Connecticut Valley - Gasp6 clans le sud-est du Quebec. plexe d'Ascot du c6tt est d'unitts similaires au Mtlange de Thkse de maitrise, Universitt Laval, Quebec (Quebec).
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