Seismic refraction data in the Gulf of Saint Lawrence: implications for the lower-crustal blocks

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Abstract

A refined model for the wide-angle reflection-refraction profile 88–3 that crosses the foreland basin of the Appalachian orogen is presented. The two major layers of the cratonic crust have velocities of 6.2 and 6.7 km·s−1 with low gradients. Near the exposed North American craton, the 6.7 km·s−1 velocity appears at the shallow depth of 13 km and the M discontinuity at greater than 40 km depth. Towards the orogen, a southeastward-dipping ramp is developed at mid-crustal levels at the top of the 6.7 km·s−1 layer. Near the Appalachian Front lower-crustal velocities typical of the Grenville are replaced with a velocity of 7.2 km·s−1. The collinear reflection profile confirms the southward-dipping ramp, the shallowing M discontinuity, and the lateral changes in the lower crust. Refraction profiles combined with reflection and gravity data are used to distinguish the Grenville lower-crustal block. The Grenville lower-crustal block is defined as a pattern of lower-crustal and upper-mantle reflectivity, with associated velocities, and a more negative gravity anomaly than lower-crustal blocks of the Appalachian terranes. The Grenville block terminates northwest of the coast of Newfoundland near the Appalachian Front. Thus, this lower-crustal province does not underlie the Humber tectono-stratigraphic zone. This is different than the relationship of the edge of the Grenville lower-crustal block to surface zones in New England. A thick-skinned tectonic style with basement-involved deformation appears to be typical of the Newfoundland Appalachians; in contrast, a thin-skinned structural style is observed in New England. The change in structural styles occurs in the bend of the Appalachian orogen across the Gulf of St. Lawrence.

Nous présentons un modlèle affiné du profil 88–3 de sismique réflexion-réfraction grand-angle, qui traverse le bassin d'avant-pays de l'orogène des Appalaches. Les deux couches principales de la croûte cratonique sont caractérisées par des vitesses 6,2 et 6,7 km·s−1, avec faibles gradients. Près du craton nord-américain exposé, la vitesse 6,7 km·s−1 apparaît à la faible profondeur de 13 km, et la discontinuité M se manifeste au niveau plus profond de 40 km. En s'approchant de l'orogène, on observe dans les niveaux crustaux médians, au sommet de la couche de vitesse 6,7 km·s−1, une rampe inclinée vers le sud-est. Près du front des Appalaches, les vitesses de la croûte inférieure typiques du Grenville sont substituées par la vitesse de 7,2 km· s−1. Le profil de sismique réflexion enregistré le long de la même ligne corrobore l'existence de la rampe inclinée vers le sud, indique une diminution de la profondeur de la discontinuité M, et la présence de variations latérales dans la croûte inférieure. Les profils de sismique réfraction combinés aux données de sismique réflexion et de gravité permettent la reconnaissance d'un bloc de la croûte inférieure de Grenville. Le bloc de la croûte inférieure de Grenville est imagée par les réflecteurs dans la croûte inférieure et le manteau supérieur, avec les vitesses associées, et par une anomalie gravimétrique plus négative que celle pour les blocs de la croûte inférieure des terranes appalachiens. L'étendue du bloc de Grenville se termine au nord-ouest de la côte terre-neuvienne, près du front des Appalaches. Par conséquent, rien n'indique que ce domaine de la croûte inférieure soit sous-jacent à la zone tectonostratigraphique de Humber, contrairement à la relation qui existe entre la limite du bloc de la croûte inférieure de Grenville avec les zones de surface en Nouvelle-Angleterre. Les Appalaches de Terre-Neuve semblent être marquées par un style tectonique d'épaisissement par chevauchement impliquant une déformation du socle, tandis qu'en Nouvelle-Angleterre le style tectonique est plutôt caractérisé par un épaisissement négligeable. Le changement d'un style structural à l'autre se situe dans la courbure de l'orogène des Appalaches à travers le golfe Saint-Laurent.

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