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Chapitre 1 Géologie Générale

Table des matières

Dans le présent chapitre, le terme «orogène» est défini par le résultat d’une collision continent-continent, soit l’édification d’une chaîne de montagne, alors que le terme «orogenèse» (ou orogénie) est utilisée pour désigner le processus (c’est-à-dire la collision elle-même) qui mène à la formation d’une chaîne de montagne ou d’un relief quelconque. Par exemple, le terme «orogène du Grenville» réfère à la province géologique résultant de l’«orogenèse grenvillienne». Le terme «orogenèse accrétionnaire» implique une orogenèse avec accrétion de terrains allochtones.

La Suite Plutonique de De La Blache est située dans la partie Est de la Province de Grenville, plus précisément dans la ceinture allochtone polycyclique (figure 1). La province géologique de Grenville occupe un territoire très important au Québec et s’étend de Terre-Neuve, jusqu’au Texas, et même au Mexique. Elle constitue, avec les provinces du Supérieur et de Churchill, les Appalaches ainsi qu’avec les roches sédimentaires de la plate-forme du Saint-Laurent un des cinq grands domaines géologiques du Québec. De plus, l’orogène du Grenville est reconnu outre-mer dans les Calédonides au Nord de l’Irlande, en Écosse, puis en Norvège et dans la province Svéconorvégienne en Scandinavie (Suède, Norvège; Davidson, 1998). Il est aussi reconnu (ex : Borg et DePaolo, 1994), par la reconstitution tectonique du supercontinent du début du Néoprotérozoïque, que la ceinture orogénique grenvillienne se poursuit de l’Amérique centrale à l’Antarctique, et de l’Inde à l’Australie (Davidson, 1998). On entend ici par «ceinture orogénique grenvillienne» les roches ayant été affectées par l’orogenèse grenvillienne. Au Canada, la province de Grenville est délimitée au Nord par le front du Grenville et au Sud par les Appalaches. Selon Rivers et al . (1989), elle est divisée en trois grands domaines tectoniques : le parautochtone, l’allochtone polycyclique et l’allochtone monocyclique. Le domaine parautochtone forme la bande Nord du Grenville et est constitué de roches qui représentent des équivalents variablement déplacés et modifiés des cratons antérieurs limitrophes (Laurentia, entre autres). L’allochtone polycyclique est constitué des roches internes qui ont été impliquées dans des orogenèses pré-grenvilliennes mais dont l’origine ne peut être corrélée avec d’autres roches hors du Grenville. Pour sa part, le domaine de l’allochtone monocyclique correspond aux roches supracrustales qui ont subi de la déformation, du métamorphisme et du plutonisme uniquement lors de l’orogenèse grenvillienne. L’orogenèse grenvillienne au sens propre (~1190-990 Ma; Rivers et Corrigan, 2000) ne constitue que la phase finale d’une série d’événements d’âge Paléoprotérozoïque à Néoprotérozoïque qui ont mené à la construction de la Province de Grenville telle qu’on la connaît aujourd’hui. Les roches de la Province de Grenville ont donc une histoire complexe, impliquant plusieurs événements tectoniques, magmatiques et métamorphiques et cela sur une longue période de temps.

L’évolution de la Province de Grenville remonte plus loin que la collision continent-continent qui a mené à l’édification d’une chaîne de montagne. Lorsqu’il est question de «l’orogenèse grenvillienne», les chercheurs font généralement référence à cette collision continent-continent, qui est en fait la dernière phase d’évolution de la Province de Grenville. Pour faire référence aux événements qui ont mené à la formation de cette province géologique, c’est-à-dire en incluant les événements «pré-orogénie grenvillienne», on parle du «cycle orogénique grenvillien» (Davidson, 1998) qui s’étendrait, selon Gower et Krogh (2002), d’environ ~1710 Ma (événement Labradorien) jusqu’à ~980 Ma, soit la fin de l’orogenèse grenvillienne proprement dit.

Avant l’événement Labradorien, lors du pré-Labradorien (entre ~1900 et 1790 Ma), une série d’orogenèses accrétionnaires, les orogenèses du Pénokéen, du Makkovikien et du Kétilidien, ont affecté le continent Laurentia. Suite à cette période d’accrétion, une partie de la croûte au Sud-Est de Laurentia se serait détachée à cause du développement d’une faille de décrochement majeure ou suite à une extension d’arrière-arc entre ~1790 et 1750 Ma, alors que la marge de Laurentia était inactive d’un point de vue tectonique (Rivers, 1997). Vers ~1740 Ma la marge était redevenue active, avec évidences d’accrétion associée à l’orogénie Central Plains, au Sud-Ouest de Laurentia. Entre ~1710 et 1600 Ma, c’est l’événement Labradorien qui est tout d’abord caractérisé par la subduction de la croûte océanique rattachée à Laurentia vers le Sud sous un arc jusqu’à 1665 Ma, alors qu’il y a déformation et métamorphisme associé à l’accrétion de cet arc. Le Labradorien est ensuite caractérisé par du magmatisme felsique, avec la mise en place du batholite Trans-Labradorien (~1654-1646 Ma), puis trimodal (mafique, anorthositique et monzogranitique; ~1650-1620 Ma) jusqu’à ~1600 Ma, alors que la marge continentale de Laurentia devient passive, accumulant des sédiments.

La figure 2 montre les événements qui ont affecté la Province de Grenville entre 1600 et 900 Ma. Entre ~1500 et 1230 Ma, un arc magmatique de marge continentale aurait existé sur la marge Sud-Est du craton Archéen de Laurentia (Rivers et Corrigan, 2000). Il y avait subduction sous Laurentia pendant cette période. Cet arc magmatique, appelé la Ceinture de granite-rhyolite, était grossièrement orientée NE-SO et s’étendait du Labrador jusqu’au Texas. Une partie de ce dernier fut subséquemment incorporé au craton Laurentien lors de l’orogenèse grenvillienne (~1190-990 Ma). Cet arc était composé de deux suites ignées distinctes : une suite interne, correspondant à une signature de croûte continentale âgée, puis une suite externe ayant une signature juvénile. Au cours de son existence l’arc était caractérisé par une alternance entre des périodes de compression et d’extension (Rivers et Corrigan, 2000). Les épisodes d’extension correspondaient au développement de plusieurs petits bassins d’arrière-arc. Ceci est démontré par l’existence de séquences de roches interprétées comme s’étant formées dans un environnement d’arrière-arc continental (ex : Supergroupe de Wakeham, Formation de Sims; Rivers et Corrigan, 2000). Les périodes de compression correspondent à la fermeture de ces bassins d’extension. Ces périodes de compression tectonique correspondent également à des orogenèses accrétionnaires; soit les orogenèses pinwarienne entre ~1450 et 1410 Ma et elzévirienne entre ~1260 et 1190 Ma. L’orogenèse pinwarienne est caractérisée de façon générale par un magmatisme de composition granitique, par de la déformation, ainsi que par un métamorphisme régional élevé, atteignant le faciès des granulites (Gower et Krogh, 2002). Malgré l’importance du magmatisme granitique accompagnant l’orogénie pinwarienne, d’autres produits magmatiques y sont associés, tel que des monzonites à pyroxènes, des anorthosites, ainsi que des roches gabbronoritiques (Gower et Krogh, 2002). Il semble que suite à l’orogenèse

Le domaine parautochtone correspond à la partie la plus au Nord de la Province de Grenville, entre les zones de cisaillement. Les terrains en rose et en rose pâle constituent le domaine allochtone monocyclique, alors que ceux en blanc correspondent au domaine allochtone polycyclique. Les zones en rose foncé correspondent à des massifs anorthositiques et de roches apparentées. La Suite Plutonique de De La Blache (SPDLB) est aussi localisée. Carte tirée de Davidson, 1998.

Tiré de Rivers et Corrigan (2000). Abréviations: SPDLB, Suite Plutonique de De La Blache. BCEMS, terranes Bancroft-Cabonga-Elzevir-Mazinaw-Lac Sharbot; FMM, terranes Frontenac-Mont Laurier-Morin; H, dykes Harp; M, dykes Mealy; M-S, dykes Michael-Shabogamo; SBG, association de gneiss de Sand Bay; SIMS, Formation Sims, SLG, Groupe de Seal Lake; WSG(e) et WSG(w), Supergroupe de Wakeham Est et Ouest.

pinwarienne, la compression ait cessé et que l’arc fût caractérisé par de l’extension lors du magmatisme elsonien (voir plus bas). La compression ne reprit qu’avec l’orogenèse accrétionnaire elzévirienne. Cette dernière est associée à la fermeture du bassin marginal de la ceinture Centrale Métasédimentaire, au Sud-Ouest de la partie québécoise de la Province de Grenville (CMB; figure 3). D’un point de vue tectonique, l’orogenèse elzévirienne représente l’accrétion de terrains développés en environnement d’arc au sein de la ceinture Centrale Métasédimentaire, ainsi que l’accrétion de certains de ces terrains au continent Laurentia (Gower et Krogh, 2002). Il semble que les granitoïdes avec un âge entre ~1245 et 1239 Ma (figure 3) situés dans la partie orientale de la province de Grenville, telle que l’intrusion granitique de la Rivière Natashquan, soient associés à un métamorphisme de haute température-basse pression et au développement de la zone de cisaillement de Natashquan. Selon Gower et Krogh (2002), cela montre que la partie Est du Grenville fût également affectée par l’orogenèse elzévirienne.

La compression s’est poursuivie suite à l’orogenèse elzévirienne, puisque l’accrétion des terrains d’arc a continué jusqu`à ~1190 Ma alors que l’orogenèse accrétionnaire a fait place à une collision de type continent-continent : l’orogenèse grenvillienne qui fût active entre ~1190 et 990 Ma (Rivers et Corrigan, 2000). Des évidences géologiques et géophysiques montrent que cette collision a résulté en une imbrication d’importants domaines et terrains formant par cisaillement un empilement d’échelle crustale avec un pendage de direction Sud-Est (Rivers, 1997). Cet empilement est constitué des domaines autochtone et allochtone (mono- et polycyclique). L’identité du continent qui est entré en collision avec Laurentia lors de cette orogénie est incertaine, mais il est proposé par reconstitution paléotectonique ainsi que par géochronologie que ce continent aurait pu être l’Amérique du Sud (ex : Wasteneys et al ., 1995). L’orogenèse grenvillienne correspond à trois grandes phases (pulsations) de raccourcissement crustal, soit la phase de Shawinigan (~1190-1140 Ma), d’Ottawa (~1080-1020 Ma) et de Rigolet (~1000-980 Ma; Rivers, 1997). Ces pulsations ont été suivies par des périodes d’extension qui sont attribuées à un affaissement de l’empilement crustal lors de son refroidissement (ex : Busch et al ., 1996). Certaines des failles associées à ces périodes d’extension étaient d’échelle crustale (ex : Martignole et Calvert, 1996), alors que d’autres correspondaient à des décollements prenant racine à des

Le géon 12 représente la période de 1299 à 1200 Ma. On remarque le bassin marginal de la Ceinture Métasédimentaire Centrale (CMB) dans le sud-ouest de la partie québécoise de la province de Grenville. Symboles: 1, aire de la strate Paléozoïque discordante; 2, bassins d’arrière-arc avec sédiments continentaux et roches volcaniques d’origine sub-aériennes; 3, bassins d’arrière-arc avec sédiments marins; 4, bassins d’arrière-arc avec sédiments marins et roches volcaniques; B, Bancroft terrane; C, Cabonga terrane; E, Elzevir terrane; F, Frontenac terrane; M, Morin terrane; MIC, Manicouagan impact crater; ML, Mont Laurier terrane; MZ, Mazinaw terrane; P, Parry Sound terrane; SL, Sharbot Lake terrane; BCEMS, Bancroft-Cabonga-Elzevir-Mazinaw-Sharbot Lake terranes; FMM, Frontenac-Mont Laurier-Morin terranes. Tirée de Rivers & Corrigan (2000), modifiée de Rivers (1997).

profondeurs crustales moyennes (ex : White et al ., 1994). Il semble que ces périodes d’extension n’aient pas été contemporaines à travers l’orogène, donc que certains endroits aient été en extension au moment où d’autres étaient en compression (Rivers, 1997). Ces différentes pulsations orogéniques auraient été orientées vers le Nord-Ouest et sont associées à un cisaillement d’échelle crustale, ainsi qu’à un métamorphisme de grade élevé. Rivers (1997) souligne une certaine zonation des degrés de métamorphisme associés à l’orogénie grenvillienne. Ainsi, plutôt que d’être subdivisée en domaines autochtone et allochtone monocyclique et polycyclique, l’orogénie grenvillienne peut être subdivisée d’après le faciès métamorphique des roches. Les roches atteignent le faciès des granulites en arrière-pays ( Interior Magmatic Belt ; figure 4) de l’orogène, alors que la tectonique était caractérisée par des nappes plissées et inclinées. Les roches de l’ Exterior Thrust Belt (figure 4), situées plus près de l’avant-pays de l’orogène, atteignent des degrés de métamorphisme moins élevé, avec des faciès schistes verts et amphibolites de haute pression, caractéristiques d’un tectonisme dominé par du cisaillement. La plus grande partie de l’activité magmatique associée à l’orogénie grenvillienne était restreinte à l’arrière-pays, mais l’anatexie in situ de roches quartzo-feldspathiques produisant de petites pegmatites granitiques est une caractéristique du métamorphisme grenvillien retrouvé partout à travers l’orogène.

Les divers événements tectoniques ayant mené à la formation de la province de Grenville, soit l’existence d’arcs magmatiques pendant une période d’environ 300 Ma, l’alternance de contraintes de compression et d’extension, ainsi que les phases orogéniques expliquent la grande variété de compositions chimiques du magmatisme grenvillien. Ce magmatisme a notamment généré des roches felsiques, mafiques, des granitoïdes de composition alcaline, saturés et sous-saturés en silice, ainsi que de volumineux complexes anorogéniques AMCG (anorthosite-mangérite-charnockite-granite; Rivers et Corrigan, 2000). Datée à 1327 Ma, la Suite Plutonique de De La Blache est antérieure à l’orogenèse grenvillienne proprement dit et se serait mise en place, lors de l’Elsonien (1460-1230 Ma), plus précisément pendant l’Elsonien moyen (1350-1290 Ma; voir section 2.2).

Le géons 10 et 9 représentent la période de 1099 à 900 Ma. La ligne pointillée représente la limite entre l’«Interior Magmatic Belt» et l’«Exterior Thrust Belt». Symboles: 1, suites AMCG (anorthosite-mangérite-charnockite-granite); 2, plutons de granitoïdes; MCR, Mid-continent rift; MIC, manicouagan impact crater. Tirée de Rivers (1997).

La Suite Plutonique de De La Blache (SPDLB) est située au Nord-Ouest de la ville de Baie-Comeau, sur la Côte-Nord au Québec, dans la région du lac De La Blache. Tel que mentionné plus tôt, cette région est comprise dans la ceinture allochtone polycyclique de la Province de Grenville (Rivers et al ., 1989). Cette région correspond aux feuillets 22K03 et 22K04 du système cartographique SNRC. En plus de la Suite Plutonique mafique de De La Blache, qui occupe la partie centrale de la région, un deuxième ensemble géologique, le Complexe de Hulot, est situé dans les parties Nord et Est de cette région. On distingue un troisième ensemble, constitué de roches de compositions diverses, qui se serait mis en place ultérieurement. Les roches appartenant à cet ensemble recoupent les roches du Complexe de Hulot et de la SPDLB sous forme de masses de dimensions variables ou de dykes (Gobeil et al ., 2002). Les unités ont été subdivisées d’après la classification lithodémique du Code stratigraphique nord-américain (NACSN, 1986).

Le Complexe de Hulot comprend des roches gneissiques et ignées qui sont déformées et métamorphisées. Ces roches forment le socle des parties Nord et Est de la région du lac De La Blache. Les unités du faciès gneissique sont en majorité des gneiss tonalitiques à dioritiques, ainsi que des gneiss granitiques. De façon moins importante, on y trouve également du gneiss quartzo-feldspathique, de l’amphibolite, des roches calco-silicatées, des paragneiss, ainsi que du gabbro folié à gneissique (Gobeil et al ., 2002). La lithologie qui domine est le gneiss tonalitique. Ce dernier est principalement composé de quartz et de plagioclase et, de façon moins importante, de microcline, de hornblende verte et de biotite. Ces gneiss tonalitiques montrent des variations à l’échelle de l’affleurement, alors qu’on peut passer d’une tonalite homogène, massive à foliée, à un gneiss tonalitique plus déformé et migmatisé, puis à un gneiss rubané composé de lits foncés riches en minéraux ferro-magnésiens et de lits felsiques composés uniquement de feldspath et de quartz (Gobeil et al ., 2002). La granulométrie des gneiss varie de moyenne à grossière. Dans les zones les plus déformées, ils prennent l’allure de tectonites, montrant une gneissosité droite. La tonalite homogène se présente comme une roche de couleur gris clair, à grains moyens à grossiers montrant une texture granoblastique. On note également la présence de gneiss dioritiques, monzonitiques et granodioritiques qui seraient intimement liés au gneiss tonalitique (Gobeil et al ., 2002). On remarque aussi la présence d’enclaves ou de lambeaux de gneiss plus âgé, représentant le socle au sein duquel les roches ignées ont fait intrusion. Les unités du faciès igné consistent en granite, charnockite, enderbite, monzonite et mangérite.

Le troisième ensemble géologique de la région du lac De La Blache est constitué d’intrusions tardives diverses. Ces intrusions tardives sont composées majoritairement de mangérite. On en retrouve trois faciès principaux, soit la mangérite mégacristique, la mangérite foliée et la mangérite mégacristique massive à foliée (Gobeil et al. , 2002). Des âges U-Pb de 1017 ±2 et de 1016 ±4 Ma ont été obtenus pour ces différents faciès mangéritiques (Gobeil et al. , 2002). Parmi ces intrusions tardives on trouve aussi de la gabbronorite, de la norite ainsi que des (leuco-)troctolites. Des dykes mafiques et felsiques de composition diabasique et granitique qui sont parfois pegmatitiques et qui recoupent à la fois les roches du complexe de Hulot et les roches de la SPDLB appartiennent également à cet ensemble.

© Mathieu Laporte-Saumure, 2006