Logan Medallist 2. Geophysics and Geology An Essential Combination Illustrated by LITHOPROBE Interpretations–Part 1, Lithospheric Examples

Abstract

Lithoprobe (1984–2005), Canada’s national, collaborative, multidisciplinary, Earth science research project, investigated the structure and evolution of the Canadian landmass and its margins. It was a highly successful project that redefined the nature of Earth science research in Canada. One of many contributions deriving from the project was the demonstration by example that Earth scientists from geophysics and geology, including all applicable subdisciplines within these general study areas, must work together to achieve thorough and comprehensive interpretations of all available data sets. In this article, I exemplify such contributions by summarizing interpretations of lithospheric structure and development from Lithoprobe journal publications relating to eleven specific regions in Canada. Four of the examples derive from studies in the Mesozoic–Cenozoic Canadian Cordillera: the original Lithoprobe program on Vancouver Island, the region of the Monashee Mountains in the southeastern Cordillera, allochthonous and autochthonous terranes in the northwestern Cordillera, and the craton- Cordillera transition in northeastern British Columbia. Two examples represent the Paleozoic Appalachians in Newfoundland. One of these shows crustal structure across the southwestern part of the island; the other shows a more detailed study on the southwestern coast. The Mesoproterozoic Grenville Province is the focus of two examples. One shows crustal structure from the Archean Pontiac metasedimentary sub-province across the Grenville Front and the exposed southeastern part of the province; the other illustrates two- and three-dimensional interpretation in the central Grenville Province. Lithoprobe supported research in the development of geodynamical modelling techniques and the application of these to tectonic processes inferred within transect study areas. Such work is exemplified through a comparison of a numerical model developed for the southwestern Grenville orogen and comparison of model results with those from geophysical and geological studies. Lithoprobe carried out extensive research in the Paleoproterozoic Trans-Hudson Orogen in Saskatchewan and Manitoba. Some early results from the interpreted seismic results completely revised previous results based on geology only and fostered additional geological studies. This is illustrated by studies over an Archean window in the middle of the orogen. The final example derives from studies in the westernmost part of the Archean Superior Province in western Ontario. It focuses on the derivation of near-surface velocity information from the seismic reflection data and the relationship of this information to the known geology.

Résumé

Lithoprobe (1984–2005) est ce projet de recherche national canadien, multidisciplinaire et coopératif en science de la Terre, qui a etudié la structure, l'évolution et les marges de la masse continentale du Canada. Ce fut un projet très reussi qui a redéfini la nature de la recherche en sciences de la Terre au Canada. L'une des nombreuses répercussions de ce projet a été la demonstration que les scientifiques de la Terre en géophysique et en géologie, y compris toutes les sous-disciplines applicables de ces domaines d'études générales, doivent collaborer pour espérer obtenir des interprétations rigoureuses et exhaustives de tous les ensembles de données disponibles. Dans cet article, j'illustre des contributions de ce genre en resumant les interprétations structurales et l'évolution de la lithosphère à partir des publications de Lithoprobe dans des revues portant sur onze regions définies du Canada. Quatre des exemples proviennent d’études du Mésozoïque-Cénozoïque dans la Cordillère canadienne : le programme Lithoprobe d'origine sur l'île de Vancouver, la région des montagnes Monashee dans le sud-est de la Cordillère, les terranes allochtones et autochtones dans le nord-ouest de la Cordillère, et la transition du craton à la Cordillère nord-est de la Colombie- Britannique. Deux exemples représentent le Paléozoïque des Appalaches à Terre-Neuve. L'un de ces exemples révèle l’existence d’une structure crustale dans la partie sud-ouest de l'île; l'autre est une étude plus détaillée de la portion sud-ouest de la côte. Le Mésoprotérozoïque de la Province de Grenville est l'objet de deux exemples. Un exemple révèle la structure de la croûte de la sous-province archéenne de roches métasédimentaires Pontiac à travers le front de Grenville et la partie sud-est de la Province qui affleure; l'autre est une interprétation en deux et trois dimensions de la portion centrale de la Province de Grenville. Lithoprobe a favorisé la recherche de mise au point de techniques de modélisation géodynamique et l'application de cellesci à des processus tectoniques présumés dans les zones d'étude de transects. Ce travail est illustré par une comparaison d'un modèle numérique développé pour la portion sud-ouest de l'orogène de Grenville et la comparaison des résultats du modèle avec ceux des études géophysiques et géologiques. Lithoprobe a réalisé des recherches approfondies de l’orogène trans-hudsonien en Saskatchewan et au Manitoba. Certains des premiers résultats basés sur l’interprétation des données sismiques ont complètement remis en question les résultats précédents basés sur la géologie seulement, et justifié des études géologiques supplémentaires. Ceci est illustré par des études sur une fenêtre archéenne au milieu de l'orogène. Le dernier exemple provient d'études réalisées dans la partie la plus à l’ouest de la Province du Supérieur archéenne de l'ouest de l'Ontario. Il porte sur des informations déduites des vitesses sismiques de faibles profondeurs sur des données de sismique réflexion et de la relation de ces informations avec la géologie connue.