The Bedrock Surface of the Western Lake Ontario Region: Evidence of Reactivated Basement Structures? La surface de la roche de fond dans la partie ouest du lac Ontario : indices de réactivation des structures du socle Die Sockeloberfläche im Gebiet des westlichen Ontariosees: Beweis für reaktivierte Grundstrukturen?

ABSTRACT

Lower Paleozoic bedrock strata, in south-central Ontario and the adjacent part of New York State are covered by a thick (100m+) blanket of Pleistocene glacial and interglacial sediments. The form of the buried bedrock surface has been reconstructed from 70,000 waterwell boreholes that extend through the entire Pleistocene cover using GIS data processing techniques. The sub-drift bedrock surface shows linear channels that connect the basins of lakes Huron, Ontario and Erie and which form part of an ancestral mid-continent Great Lake drainage system prior to modification and infilling during successive Pleistocene glaciations. This relict drainage system is cut across Lower Paleozoic carbonates and elastics up to 500 m thick, but the position of several channels is aligned above terrane boundaries, faults and other deep-seated and poorly understood geophysical anomalies in underlying mid-Proterozoic Grenville basement rocks. Other channels are controlled by a dominant northwest and northeast trending regional joint system. A close relationship among deeply seated geophysical lineaments, basement structures and topographic lineaments cut across thick Paleozoic cover strata suggests a history of Phanerozoic reactivation and upward propagation of fractures from the Precambrian basement. Several basement structures and lineaments are seismically active suggesting ongoing neotectonic activity across the 'stable' craton of south-central Ontario.

RÉSUMÉ

La surface de la roche de fond dans la partie ouest du lac Ontario: indices de réactivation des structures du socle. Les couches géologiques de la roche de fond du Paléozoïque inférieur, dans le centre sud de l'Ontario et la partie adjacente de l'État de New York, sont recouvertes par une grande épaisseur (> 100 m) de sédiments glaciaires et interglaciaires. La forme de la surface de la roche de fond enfouie a été reconstituée à partir de 70 000 puits de sondage qui traversent toute la couverture du Pleistocene. La surface sous les dépôts glaciaires laisse voir des chenaux linéaires qui relient les bassins des lac Hurons, Ontario et Érié et qui forment une partie de l'ancien système de drainage des Grands Lacs. Ce réseau de drainage relique entaille les carbonates du Paléozoïque inférieur et les dépôts détritiques jusqu'à 500 m d'épaisseur, mais l'emplacement de plusieurs chenaux est aligné au-dessus des limites de la formation fissurée, des failles et autres anomalies géophysiques profondes et mal connues du socle grenvillien du Protérozoïque moyen. D'autres chenaux sont sous la dépendance d'un réseau de fractures en grande partie orientées vers le NW et vers le NE. Les fortes relations qui existent entre les linéaments géophysiques profonds, les structures du socle et les linéaments topographiques entaillant l'épaisse couverture paléozoïque laissent entrevoir une réactivation au Phanérozoïque et une propagation ascendante des fractures à partir du socle précambrien. Plusieurs structures et linéaments du socle sont sismiquement actifs signalant ainsi une activité néotectonique continue à travers tout le craton dit stable du centre-sud de l'Ontario.

ZUSAMMENFASSUNG

Die Sockelstrata aus dem unteren Palàozoikum im sùdlichen Zentrum von Ontario und dem angrenzenden Teil des Staates New York sind von einer dicken (100 m+) Decke glazialer und interglazialer Pleistozànsedimente ùberlagert. Die Form der vergrabenen Oberflache des Sockels ist mittles 70 000 Brunnenbohrlôchern, die durch die ganze Pleistozândecke hindurch-gehen, rekonstruiert worden. Die Sockeloberglàche unter den glazialen Ablagerungen zeigt lineare Rinnen, welche die Becken des Huron-, Ontario-und Eriesees miteinander verbinden und Teil eines alten halbkontinentalen Drainage-systems der Grofîen Seen bilden. Dieses Reliktdrainagesystem schneidet quer durch die Karbonate des unteren Palàozoikums und die Trùmmergesteine bis zu einer Dicke von 500 m, aber die Position gewisser Rinnen ist oberhalb der Grenzen der gespaltenen Foramation, den Verwerfungen und anderen tiefgelegenen und schlecht verstandenen geophysikalischen Anomalien der darunterliegenden Felsen des Grenville-Unterbaus aus dem mittleren Palàozoikum ausgerichtet. Andere Rinnen werden durch ein régionales Kluftsystem, das vor allem nach Nordwesten und Nordosten ausgerichtet ist, kontrolliert. Eine enge Beziehung zwischen tief gelegenen geophysikalischen Lineamenten, Unterbaustrukturen und topographischen Lineamenten, deuten auf eine Reaktivierung im Phanàrozoikum und eine aufsteigende Verbreitung der Bruche vom Unterbau des Pràkambriums. Mehrere Unterbaustrukturen und Lineamente sind seismisch aktiv und zeigen so eine anhaltende neotektonische Aktivitàt quer durch den als "Stabil" angesehenen Kraton vom sùdlichen Zentrum Ontarios.