A sedimentary facies analysis of the >2.8 Ga Beniah and Bell Lake formations, Slave Province, Northwest Territories

摘要

A SEDIMENTARY FACIES ANALYSIS OF THE >2£ GA BENIAH AND BELL LAKE FORMATIONS, SLAVE PROVINCE, NORTHWEST TERRITORIESududLa Province des Esclaves, située dans les Territoires du Nord-Ouest, possède plusieurs dépôts sédimentaires de plate-forme d'âges archéens (2,8-2,9 Ga) adjacents à des zones de failles d'extension régionale d'orientation nord-sud. Les bassins sédimentaires comprennent des quartzarénites, c'est-à-dire des grès minéralogiquement matures qui se forment dans des conditions climatiques, hydrauliques et tectoniques particulières. Ces roches sédimentaires sont interprétées comme ayant été déposées en discordance sur un complexe lité mafique et des gneiss tonalitiques à granodioritiques et elles sont recouvertes par des roches volcaniques mafiques et felsiques de 2,6-2,7 Ga.ududLa Formation de Beniah qui se trouve à environ 150 km au nord-est de la ville de Yellowknife a une épaisseur de 100 à 1000 mètres et est composée de quatre lithofaciès distincts. Ces lithofaciès sont: 1) des conglomérats de 2 à 13 m d'épaisseur, 2) des quartzarénites de 10 à 120 m d'épaisseur, 3) des grès-siltstones de 10 à 16 m d'épaisseur et 4) des siltstone-grès de 5 à 13 m d'épaisseur. Le lithofaciès de conglomérat se subdivise en deux sous-lithofaciès soit celui de conglomérat à cailloux de quartz et celui de brèche sédimentaire. Le lithofaciès de siltstone-grès regroupe le sous-lithofaciès de siltstone à litage ondulé et planaire et le sous-lithofaciès de formation de fer. Localement, les roches volcaniques et volcanoclastiques sont en contact dépositionnel avec les roches sédimentaires de la Formation de Beniah. Ces roches volcaniques sont considérées comme représentant la stratigraphie de la partie supérieure de la formation.ududLa géométrie tabulaire des lithofaciès, la présence de lits entrecroisés composites, les patrons de paléocourants bimodaux et bipolaires et l'abondance des films d'argile suggèrent que les roches sédimentaires de la Formation de Beniah se sont déposées dans un environnement influencé par la marée. De plus, les lits granoclassés, l'alternance entre certains lits de grès et siltstone et les rides superposées sur le flanc des lits entrecroisés indiquent une faible influence 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 (le lithofaciès de conglomérat), 2) des coulées de débris (lithofaciès de brèche sédimentaire), 3) une série de chenaux de marées(lithofaciès de siltstone-grès et grès-siltstone), 4) des bancs de sable le long de l'avant-plage (lithofaciès de quartzarénite) et S) des sédiments hétérolithiques et sédiments à grain fin déposés en suspension, à la transition entre l'avant-plage inférieure et la haute mer (lithofaciès de grès-siltstone et sous-lithofaciès de formation de fer).ududLes informations supplémentaires apportées par la Formation de Bell Lake (environ 45 km au nord de Yellowknife) indiquent la présence des trois lithofaciès, suivant: 1) quartzarénite de 2 à 10 m d'épaisseur, 2) grès-siltstone de 1 à 12 m d'épaisseur et 3) formation de fer de moins de 1 à 30 m d'épaisseur. L'abondance des laminations parallèles et des lits entrecroisés de faible pente en forme de lits tabulaires peu épais sont caractéristiques des dépôts de milieu de plate-forme non protégée. Ce milieu fourni des conditions favorabled pour la formation de grès en feuillets (sheet sandstones) influencés par la combinaison de changement dans la marée, les vagues et les tempêtes. La pétrographie et la cartographie suggèrent une discordance plutôt qu'un contact intrusif entre le socle granitique et les roches sédimentaires sus-jacentes.ududL'empilement des lithofaciès de la Formation de Beniah indique la présence de plusieurs séquences négatives de 10 à 110 mètres de puissance. Cette répétition séquentielle des lithofaciès commence avec le siltstone-grès à la base, suivi du grès-siltstone au milieu, puis de la quartzarénite ou localement du conglomérat au sommet Un contact net entre la quartzarénite ou le conglomérat et 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 maflques, les séquences négatives des roches sédimentaires, l'abondance des dykes et le volcanisme syn-sédimentaire suggèrent un environnement d'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) implique la présence, il y a 3 milliards d'années, d'un protocontinent de grande étendue formé de tonalité et granodiorite. L'amincissement de la croûte par l'extension et le rifting aurait permis la mise en place des complexes ignés stratiformes.udLes failles majeures à grande échelle formées à la suite de l'amincissement de la croûte et le déplacement des blocs ainsi créés ont généré les bassins où les séquences négatives ont pu se développer. L'atténuation subséquente et la séparation du proto- continent ont permis la mise en place des séquences volcaniques subaquatiques aux environs de 2,8 Ga.ududL'accumulation des quartzarénites des Formations de Beniah et de Bell Lake implique un climat tropical avec des concentrations élevées de CO2 et des températures élevées. De plus, un système plus dynamique entre la terre et la lune pendant l'Archéen en conjonction avec un milieu sédimentaire à haute énergie ont pu favoriser le développement des grès très riche en quartz.ududLes successions sédimentaires archéennes riches en quartz existent partout dans le monde. Le Craton du Zimbabwe en Afrique, le Craton de Dharwar en Inde et la Province du lac Supérieur du bouclier Canadien en sont des exemples. La lithostratigraphie et l'environnement de déposition pour ces successions sont comparables à ceux des Formations de Beniah et de Bell Lake. Des épisodes de rifting ont également été interprétés pour chacune de ces régions, suggérant ainsi la possibilité d'un événement tectonique majeur et mondial aux environs de 2,8-3,0 Ga sur l'ensemble de la croûte continentale juvénile de la Terre.ud