Volume 47, numéro 3, 1993 La néotectonique de la région des Grands Lacs Neotectonics of the Great Lakes area Sous la direction de Joe L. Wallach et J. Alan Heginbottom

EN :

Field investigations in the Head Lake-Burleigh Falls area of south-central Ontario, that focused mainly on the Covey Hill(?), Shadow Lake, Gull River and Coboconk formations along the Paleozoic escarpment, provided clear evidence of faulting. Observed and inferred structural deformation, coupled with faciès changes within the Shadow Lake and lower Gull River, point to a succession of basement movements during the Phanerozoic. These range from Hadrynian-Early Cambrian, through Middle Ordovician to post-late Middle Ordovician times. Some of the earlier movements (Hadrynian-Early Cambrian to late Middle Ordovician) appear to be coincident with, and probably related to, plate tectonic events and the associated Taconian orogeny that were in progress along the southeastern margins of the North American continent. Post-Middle Ordovician block faulting, on the other hand, may have been triggered by any number of epeirogenic events related to late stage Taconian, Acadian or Alleghanian orogenies in Late Ordovician to Carboniferous times, or possibly to rifting associated with continental break-up and initiation of seafloor spreading processes in the early Mesozoic. Manuscrit révisé accepté le 5 août 1993

FR :

Des levés de terrain faits dans la région de Head Lake-Burleigh Falls, portant surtout sur les formations de Covey HiII (?), Shadow Lake, Gull River et Coboconk ont fait ressortir la présence de failles. Les déformations tectoniques observées et supposés, ainsi que les changements de faciès dans le Shadow Lake et le cours inférieur de la GuII River, montrent qu'il y a eu une succession de mouvements du socle pendant le Phanérozoïque. Ces mouvements se sont produits de l'Hadryanien-Cambrien inférieur à l'Ordovicien moyen, puis jusqu'après l'Ordovicien moyen supérieur. Certains des premiers mouvements (Hadryanien-Cambrien inférieur à l'Ordovicien moyen) semblent coïncider avec la tectonique des plaques, et y être reliés, et avec l'orogenèse du Taconique qui s'est manifestée sur les marges sud-ouest du continent nord-américain. La formation de failles dans les blocs après l'Ordovicien moyen, d'autre part, a pu être provoquée par un ou plusieurs événements épirogénétiques liés aux orogenèses du dernier étage du Taconique, de l'Acadien et de l'Alléghanien de l'Ordovicien supérieur au Carbonifère pendant la formation des fossés d'effondrement lié à la séparation des continents et le début de l'expansion océanique au Mésozoïque inférieur.

DE :

FeIdforschungen im Head Lake-Burleigh FaIIs-Gebiet, sùdliches Zentrum von Ontario, die sich hauptsàchlich auf die Bildungen von Covey Hill(?), Shadow Lake, Gull River und Coboconk entlang des palàozoischen Steilabfalls konzentrierten, ergaben ein klares BiId der Verweiiung. Die beobachteten und vermuteten strukturellen Verformungen weisen zusammen mit Fazies-Ànderungen im Shadow Lake und dem unteren Lauf des GuII River auf eine Aufeinanderfolge von Untergrundbewegungen wàhrend des Phanerozoikums. Dièse reichen vom frùhhadrynischen Kambrium durch das mittlere Ordovizium bis zu Zeiten nach dem spàten mittleren Ordovizium. Einige der frùheren Bewegungen (frùhhadrynisches Kambrium bis spates mittleres Ordovizium) scheinen mit der Tektonik der Platten sowie der takonischen Orogenèse, welche entlang der sudôstlichen Rander des nordamerikanischen Kontinents stattgefunden haben, zeitlich zusammenzufallen und verbunden zu sein. Die Bildung von Brùchen in den Blôcken nach dem mittleren Ordovizium kônnte andererseits durch ein oder mehrere epirogenetische Ereignisse ausgelôst worden sein, verbunden mit den Orogenesen der letzten takonischen, akadischen und alleghanischen Stufe vom spàten Ordovizium bis zum Karbon, oder wohl auch verbunden mit Spaltung auf Grund des Auseinanderbrechens der Kontinente und dem Beginn der Ausbreitung des Meeresbodens im frùen Mesozoikum.

EN :

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.

FR :

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.

DE :

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.

EN :

Gas seeps located near Pike, New York, on the inferred location of the central fault of the Clarendon-Linden Fault System (CLF), were initiated during, or slightly after, the Saguenay earthquake, 1988. Analyses of the gas show that the gas seeps have a Devonian shale source, and a nearby well suggests that the source may be as deep as 330 m. Thus, CLF fractures extending to depths possibly as great as 300+ m were probably opened as a local response to the Saguenay event, allowing the gas to be vented. Published data show that the CLF extends from Lake Ontario to slightly south of Pike. Previously, there were insufficient data available to enable investigators to determine if the fault system continued farther south. Our soil gas survey and analyses of well logs indicate the CLF continues south into Allegany County, which borders the state of Pennsylvania. Closely-spaced wells suggest that the central fault of the CLF is probably a series of step faults, even in units above the Silurian evaporite section, although a monocline cannot be ruled out. Growth-fault geometries of the CLF suggest that the CLF experienced motion during the Taconic and Acadian orogenies. Isopach maps, coupled with the proposed southward extrapolation of the CLF, suggest that in Late Devonian times the CLF motion history recorded the passage of the Appalachian foreland basin axis across the CLF.

FR :

Des dégagements gazeux survenus près de Pike (État de New York), à l'emplacement supposé de la faille centrale du réseau de Clarendon-Linden (RCL), se sont produits pendant ou aussitôt après le séisme de 1988, au Saguenay. Les analyses du gaz démontrent que les fuites proviennent d'une source de shale dévonien aussi profonde que 330 m. Les fractures du RCL, atteignant plus de 300 m de profondeur, se sont vraisemblablement ouvertes en réponse au séisme du Saguenay, permettant ainsi au gaz de se dégager. Les données publiées montrent que le RCL s'étend du lac Ontario jusqu'au sud de Pike, mais on n'a pu déterminer jusqu'à maintenant si le réseau se poursuit plus au sud. Les levés sur la détection de gaz dans le sol et les analyses de données des puits indiquent que le RCL se poursuit dans le comté d'Allegany, qui borde la Pennsylvanie. À partir d'indices tirés de puits très rapprochés, on croit que la faille centrale du réseau consiste probablement en une série de failles en gradin, même dans les unités au-dessus de la section d'évaporite du Silurien, bien qu'un monoclinal ne puisse être rejeté. La géométrie de la croissance des failles montre que le RCL s'est déplacé au cours des orogénies laconique et acadienne. Les cartes d'isopaques, ainsi que la trajectoire présumée vers le sud du RCL, indique le RCL a enregistré le passage de l'axe de l'avant-bassin appalachien au cours du Dévonien supérieur.

DE :

Das Entweichen von Gas in der Nàhe von Pike, New York, an der Stelle, die man fur den zentralen Bruch des Clarendon-Linden Verwerfungssystems halt (CLV), hat I988, wàhrend oder kurz nach dem Erdbeben von Saguenay begonnen. Analysen des Gases zeigen, daB das entwichene Gas aus einer Tonschieferquelle des Devon stammt, und ein nahegelegener Brunnen IaRt vermuten, daB die Quelle 330 m tief sein konnte. So haben sich wohl CLV-Brùche, die môglicherweise bis zu 300+ m tief sind, als lokale Reaktion auf das Saguenay-Ereignis geôffnet und haben so das Gas freigelassen. Die veroffentlichten Daten zeigen, daB das CLV sich vom Ontario-See bis etwas sùdlich von Pike ausdehnt. Zuvor waren nicht genùgend Daten verfùgbar, mit denen die Forscher bestimmen konnten, ob das Verwerfungssystem sich weiter sùdlich ausdehnte. Aus Erhebungen ùber Erdgas und Untersuchungen von Angaben aus Brunnen ergibt sich, daB das CLV sich bis in die Grafschaft Allegany fortsetzt, die an Pennsylvanien grenzt. Dicht aufeinanderfolgende Brunnen lassen darauf schlieBen, daB der zentrale Bruch des CLV wahrscheinlich aus einer Série von abgestuften Verwerfungen besteht, selbst in Einheiten oberhalb des Evaporationsabschnittes aus dem Silur, wenn auch ein Monoklinal nicht ausgeschlossen werden kann. Die Wachstumsgeometrie der Bruche des CLV legt nahe, daB das CLV sich wàhrend der takonischen und akadischen Orogenèse bewegt hat. Isopach-Karten sowie die mutmaBliche Sùdwartsbewegung des CLV zeigen, daB die Bewegungsgeschichte des CLV im spàten Devon den Durchzug der Appalachen-Vorlandbeckenachse durch das CLV aufgezeichent hat.

EN :

The seismically active Clarendon-Linden Fault of western New York State appears to connect with the Salmon River Fault and possibly with the Picton Fault, both of which cut through Prince Edward County, southern Ontario. Bedrock exposures display a variety of structural features including faults, fractures, and pop-ups which indicate that the region has been subjected to repeated tectonism since the Middle Ordovician. Thus, despite the general perception that Prince Edward County and the rest of the Lake Ontario region is one of low seismic potential, geological and geophysical data suggest otherwise.

FR :

La faille sismiquement active de Clarendon-Linden dans l'ouest de l'État de New York semble être reliée à la faille de Salmon River et probablement à la faille de Picton, qui traversent toutes deux le comté de Prince Edward. Les affleurements laissent voir une variété de formes structurales, comprenant des failles, des fractures et des soulèvements qui démontrent que la région à été tectonisée depuis l'Ordovicien moyen. Ainsi, même si l'on croit généralement que le comté de Prince Edward et l'ensemble de la région du lac Ontario est une zone de faible sismicité, les données géologiques et géophysiques donnent des indications contraires.

DE :

Die seis-misch aktive Clarendon-Linden-Verwerfung im Westen des Staates New York scheint mit der Salmon River-Verwerfung und môglicherweise mit der Picton-Verwerfung, die beide den Prince Edward-Bezirk durchqueren, verbunden zu sein. Die Aufschlùsse anstehenden Gesteins bestehen aus einer Vielfalt struktureller Formen wie Verwerfungen, Bruche und Hebungen, welche zeigen, dafi die Region seit dem mittleren Ordovicium wiederholter Tektonik ausgesetzt war. Trotz der allgemeinen Annahme, daB der Prince Edward-Bezirk und der Rest der Ontario-See-Region ein niedriges seis-misches Potential hat, belegen so geologische und geophysikalische Daten das Gegenteil.

EN :

A marine geophysical survey program has been conducted in lakes of southern Ontario. The survey was designed to detect neotectonic features, if they exist, and to evaluate their geological importance. High-resolution single- and multichannel seismic reflection profiling were used to delineate late- and post-glacial sedimentary strata and structures, as well as the sediment/bedrock interface, in the Kawartha Lakes and Lake Simcoe. Results show that two seismostratigraphic sequences are common within the unconsolidated overburden. The lower unit exhibits a parallel reflection configuration having strong reflection amplitudes, whereas the upper unit is acoustically transparent and overlies the lower unit conformably in some places and unconformably in others. Both units vary in thickness within lakes and from lake to lake. Typical subbottom profiles of Precambrian rock surfaces are rolling; those of Paleozoic rock surfaces are smooth. At one location in Lower Buckhorn Lake, tilted rock surfaces may be faulted but disturbance of overlying glacioge-nic sediments was not observed. In western Lake Simcoe and Kempenfelt Bay, slumping into graben-like features was observed. Also in Lake Simcoe, a diapiric feature was documented. It is speculated that these disturbances most likely result from glacier ice block melting and fluid migration. A tectonic origin, however, cannot be discounted at this stage of investigation. Additional systematic marine geophysical surveys are required in the future to map features in detail to determine whether they are of neotectonic or glaciotectonic origin.

FR :

Le levé a été mené afin de déceler les éléments néotectoniques et d'évaluer leur importance géologique. Des profils de sismique réflexion de haute résolution ont servi à déterminer les couches et les structures sédimentaires tardi- et postglaciaires ainsi que l'interface sédiment-roche en place dans les lacs Kawartha et le lac Simcoe. Les résultats montrent qu'il y a deux séquences sismostratigraphiques communes dans la couverture de dépôts meubles. L'unité inférieure présente une configuration de réflexion parallèle avec de fortes amplitudes, alors que l'unité supérieure est transparente du point de vue acoustique et recouvre l'unité inférieure parfois en concordance, parfois en discordance. L'épaisseur des deux unités varie à l'intérieur d'un lac et d'un lac à l'autre. Les profils caractéristiques des surfaces précambriennes sont ondulés, tandis que ceux des surfaces paléozoïques sont plats. En un site du Lower Buckhorn Lake, Ia surface de roches basculées est peut être faillée, mais on n'a observé aucune perturbation dans les sédiments glaciaires sus-jacents. Dans la partie ouest du lac Simcoe et la Kempenfelt Bay, on a observé des glissements dans des formes ressemblant à des grabens. On a également relevé une forme diapirique dans le lac Simcoe. On croit que ces perturbations sont probablement le résultat de la fonte de blocs glaciaires et de la migration de fluides. À ce stade des recherches, on ne peut toutefois pas écarter une origine tectonique. On devra effectuer un levé géophysique systématique afin de cartographier toutes les formes et de déterminer leur origine néotectonique ou glaciotectonique.

DE :

Ein marines geophysikalisches Vermessungsprogramm wurde in Seen von Sùdontario durchgefuhrt. Die Vermessung war angelegt, um eventuell vorhandene neotektonische Elemente zu entdecken und ihre geologische Bedeutung zu bestimmen. Seismische Reflexionsprofile einfacher oder mehrfacher Frequenz mit hoher Auflôsung wurden benutzt, um die spàt- und postglazia-len Sedimentschichten undstrukturen sowie das Interface Sediment/anstehendes Gestein in den Kawarthaseen und dem Simcoesee zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigen, dafî es zwei gemeinsame seismos-tratigraphische Sequenzen innerhalb der nicht verfestigten Uberlastung gibt. Die untere Einheit zeigt eine Paralell-Reflektorstruktur mit starken Reflexion-sweiten, wohingegen die hôhere Einheit akustisch transparent ist und die untere Einheit an einigen Stellen gleichgelagert und an anderen ungleich gelagert bedeckt. Die Dicke der beiden Einheiten variiert innerhalb der Seen und von einem See zum anderen. Die typischen Unterbauprofile der pràkam-brischen Felsoberflachen sind wellig, die der palàozoischen Felsoberflachen glatt. An einer Stelle im unteren Buckhornsee sind die gekippten Felsoberflachen vielleicht verworfen, doch beobachtet man keine Stôrung der darùbergelagerten glaziogenen Sedimente. Im westlichen Simcoesee und der Kempenfelt Bay hat man Abrutschungen in gra-benartige Formen festgestellt. AuBerdem ist im Simcoesee eine diapire Form dokumen-tiert. Man vermutet, dafî dièse Stôrungen hôchstwahrscheinlich auf das Schmelzen von Gletschereisblôcken und flùssige Wanderungen zurùckzufùhren sind. Indessen kann in diesem Stadium der Forschung ein tektonischer Ursprung nicht ausgeschlossen werden.

EN :

Geophysical surveys, undertaken in the Toronto-Burlington corridor of western Lake Ontario and in the Rochester Basin of southeastern Lake Ontario, revealed the presence of features affecting the young lake-bottom sediments. In the western part of the lake, they include inferred pop-ups in bedrock, and plumose structures, dark linear patterns, and linear belts of circular to elliptical signatures in the modern mud. In southeastern Lake Ontario the glacial and post-glacial sediments display vertical separations of on the order of 10-15 m. Pop-ups are tectonically-induced structures. The features in the modern mud commonly parallel the orientation of P-stresses measured in Paleozoic rocks nearby and, along with the pop-ups, are spatially related to an aeromagnetic lineament. Furthermore, all of these features occur within a seismically active belt. The vertical displacements of the layered glacial and post-glacial sediments, within the Rochester Basin, are located along the southern margin of the postulated WSW extension of the seismically active St. Lawrence rift system and are interpreted to be due to faulting. The geologically young age of the sediments affected by the various deformational features, along with the characteristics of the features themselves, suggest that the lake-bottom sediments surveyed in this study may have recorded the effects of neotectonic processes.

FR :

Des levés géophysiques effectués dans le corridor Toronto-Burlington, dans l'ouest du lac Ontario, a révélé la présence d'éléments qui altèrent les jeunes sédiments lacustres du fond. Dans la partie ouest du lac, dans la roche en place, il s'agit de structures de soulèvement (pop-ups) et, dans les boues récentes, de structures plumeuses, de réseaux de traits sombres et de zones linéaires de tracés circulaires à elliptiques. Dans la partie sud-est du lac Ontario, il y a dans les sédiments glaciaires et postglaciaires des rejets verticaux de l'ordre de 10 à 15 m. Les structures de soulèvement sont d'origine tectonique. Les formes dans les boues récentes, généralement parallèles à l'orientation des contraintes de compression mesurées dans les roches paléozoïques voisines, sont spatialement reliés, comme les structures de soulèvement, à un linéament aéromagnétique. De plus, toutes ces formes se trouvent dans une zone sismique active. Les rejets verticaux dans les sédiments glaciaires et postglaciaires stratifiés, à l'intérieur du basssin de Rochester, sont localisés le long de la bordure sud du prolongement présumé WSW du système actif du rift du Saint-Laurent et sont probablement attribuables à la formation de failles. La jeunesse des sédiments altérés par les déformations et les caractéristiques des déformations mêmes laissent croire que ces sédiments ont probablement enregistré les effets de processus néotectoniques.

DE :

Geophysikalische Vermessungen, die im Toronto Burlington-Korridor des westlichen Ontariosees und im Rochester-Becken des sùdôstlichen Ontariosees durchgefùhrt wurden, deckten die Anwesenheit von Elementen auf, welche auf die jungen Seegrundsedimente einwirken. Im westlichen Teil des Sees bestehen sie aus Hebungen im anste-henden Gestein und im modernen Schlamm aus federartigen Strukturen, dunklen linearen Mustern und linearen Gùrteln mit kreisformigen bis ellipsenfôrmigen Umrissen. Im sùdôstlichen Ontariosee gibt es in den glazialen und postglazialen Sedimenten verti-kale Verwùrfe der GrôRenordnung von 10-15 m. Die Hebungen sind tektonischen Ursprungs. Die Formen im modernen Schlamm liegen im allgemeinen paralell zu der Orientierung der in den benachbarten palàozoischen Felsen gemessenen P-Stresse und sind zusammen mit den Hebungen ràumlich mit einem aeromagnetischen Lineament verbunden. AuRerdem treten aile dièse Formen innerhalb eines seismisch aktiven Gùrtels auf. Die vertikalen Verstellungen der geschichteten glazialen und postglazialen Sedimente innerhalb des Rochester-Beckens werden entlang des sùdlichen Rands der angenommenen WSW-Verlàngerung des seismisch aktiven Sankt-Lorenz-Spaltensystems lokalisiert. Das geologisch relativ junge Alter der durch die verschiedenen Verformungen Iàf3t vermu-ten, daB die in dieser Studie gemessenen Seegrundsedimente moglicherweise die Wirkungen neotektonischer Prozesse aufgezeichnet haben.

EN :

Approximately 2550 km of single-channel high-resolution seismic reflection profiles have been interpreted and calibrated with lithological and geochronological information from four representative piston cores and one grab sample to provide a regional stratigraphie framework for the subbottom deposits of Lake Ontario. Five units overlying Paleozoic bedrock were identified and mapped. These are classified as informal units and represent, from oldest to youngest: (A) subglacial till (?) deposited by the Port Huron ice at the end of the Wisconsin glaciation; (B) an ice-marginal (?) unit confined to the western part of the lake that was probably deposited during retreat of the Port Huron ice shortly after 13 ka; (C) a regionally extensive unit of laminated glacio-lacustrine clay that accumulated until about 11 ka; (D) a weakly laminated to more massive lake clay deposited during a period of reduced water supply and rising water levels after the drawdown of the high-level glacial lakes (Iroquois and successors); and (E) modern lake clay less than 10 m thick that began accumulating around 6-8 ka with the subsequent return of upper Great Lakes drainage through the Ontario basin. Seismic reflections also define the configuration of the bedrock surface and pre-glacial stream valleys incised in the bedrock surface. Several anomalous bottom and subbottom features in the surficial sediments are mapped, such as discontinuous and offset reflections, furrows, gas pockets, and areas of large subbottom relief. None of these features appear to be spatially correlative with the diffuse seismicity that characterizes the lake area or with deeper structures such as Paleozoic bedrock faults or crustal-penetrating faults in the Precambrian basement.

FR :

On a interprété et étalonné environ 2550 km de profils de sismique réflexion monocanal à haute résolution selon les données lithologiques et géochronologique de quatre sondages représentatifs faits par carottier à piston et un échantillon prélevé avec une benne afin d'établir le cadre stratigraphique des dépôts accumulés sous le fond du lac Ontario. Cinq unités recouvrant le substratum paiéozoïque ont été identifées et cartographiées. Ces unités informelles, de la plus ancienne à la plus jeune, sont : (A) un till sous-glaciaire (?) déposé par les glaces de Port Huron à la fin de la glaciation wisconsienne; (B) une unité de limite glaciaire (?) confinée à la partie ouest du lac et qui a probablement été déposée pendant le retrait des glaces de Port Huron, peu après 13 ka; (C) une unité d'étendue régionale d'argile glaciolacustre feuilletée qui s'est accumulée jusqu'à environ 11 ka; (D) une argile lacustre, de faiblement feuilletée à massive, mise en place au cours d'une période où il y eut approvisionnement en eau réduit et hausse du niveau de l'eau après l'abaissement des lacs glaciaires (Iroquois et ultérieurs); et (E) une argile lacustre moderne de moins de 10 m d'épaisseur qui a commencé à s'accumuler à partir de 6-8 ka après la reprise du drainage des Grands Lacs par le bassin Ontario. La sismique réflexion a aussi permis de délimiter la configuration de la surface du socle et des vallées pré-glaciaires qui y sont entaillées. Plusieurs éléments des sédiments de surface du fond du lac et sous le fond ont été cartographies, comme des réflexions de discontinuités et de décalages, des rainures, des poches de gaz et des zones de grandes formes enfouies. Aucun de ces éléments ne semble correspondre spatialement à la sis-micité diffuse qui caractérise la région du lac ou aux structures profondes comme les failles de substratum paiéozoïque ou celle du socle précambrien.

DE :

Ungefàhr 2550 km seismischer Reflexionsprofile wurden interpretiert und kalibiriert mit lithologischen und geochronologischen Informationen von vier repràsentativen Kolbenbohrkernen und einer ausges-chùrften Probe, um den regionalen stratigraphischen Rahmen fur die unter dem Bett des Ontariosees gelegenen Ablagerungen zu erhalten. Man hat fùnf Einheiten, die das anstehende Gestein aus dem Palàozoikum ùberlagern, identifiziert und kartographiert: (A) eine subglaziale Grundmoràne (?), die durch das Eis von Port Huron am Ende der Wisconsin-Vereisung abgelagert wurde; (B) eine auf den westlichen Teil des Sees begrenzte Eisrand (?)-Einheit, die wahrs-cheinlich wàhrend des Rùckzugs des Port Huron-Eises kurz nach 13ka abgelagert wurde; (C) eine regional ausgedehnte Einheit von blâttrigem glaziallimnischem Lehm, die sien bis etwa 11 ka ansammelte, (D) ein schwachbis massivblàttriger Seelehm, der wàhrend einer Période verminderter Wasserzufuhr und steigenden Wasserspiegeln sich ansammelte; und (E) moderner Seelehm von weniger als 10 m Dicke, der sich um etwa 6-8 ka anzusammeln begann, mit der Rùckkehr der Drainage der oberen GroRen Seen durch das Ontariobecken. Seismische Reflexionen las-sen auch die Konfiguration der Sockeloberflàche und der pràglazialen in die Sockeloberflàche eingeschnittenen FluBtàler erkennen. Mehrere unregelmàfîige Grundund Untergrunderscheinungen der Oberflàchensedimente wurden kartographiert, wie Diskontinuitàt und Hôhenunschiede der Reflexionen, Mulden, Gastaschen und Gebiete mit breitem Untergrundrelief. Keine dieser Erscheinungen scheint ràumlich mit der fur das Seen-Gebiet charakteristischen Seismik zu korrelieren oder mit tieferen Strukturen, wie die Verwerfungen des anstehenden Gestems aus dem Palàozoikum order durch die Kruste dringende Verwergungen im pràkambrischen Untergrund.

EN :

The western Lake Ontario region, a traditionally perceived area of low seismic risk, is densely populated and is home to, among other critical facilities, the nuclear reactors of Pickering and Darlington. These and other characteristics of the region call for improved estimates of seismic hazard. Due to a lack of understanding of the causative geological sources and recurrence characteristics of the reported seismic activity, there is considerable uncertainty regarding estimated ground motion parameters, a fundamental component of seismic hazard assessments. To attempt to improve the definition of the seismic source zones and, consequently, seismic hazard assessments, the hypocentres of about 30 local earthquakes were recomputed. A new data compilation, based on the revised locations or those with the least travel-time residuals, shows that local microearthquakes (ML"3.5) generally occur along, or at the intersection of, prominent aeromagnetic or gravity anomalies. A notable seismicity trend extends in a northeast-southwest direction between Toronto and Hamilton, and is bounded by magnetic lineaments. A major geological structure, the Central Metasedimentary Belt Boundary Zone (CMBBZ), coincides with a strong aeromagnetic anomaly which extends to the northeast into the Western Québec Seismic Zone. This magnetic lineament also extends to the south, across Lake Ontario, to join the Akron (Ohio) magnetic boundary that was associated with several historical earthquakes and with a mb=4.9 earthquake in 1986. Most of the seismic events recorded instrumentally in the 20th century have occurred within a depth range of 5 to 20 km. This observation supports the correlation of local earthquakes with deep geophysical and geological features, suggesting contemporary reactivation of basement structures. This may imply that a more conservative deterministic hazard estimate is needed to verify the probabilistic approach currently used to assess seismic hazard in southern Ontario.

FR :

Cette région, habituellement perçue comme étant de faible sismicité, est densément peuplée et abrite notamment les réacteurs nucléaires de Pickering et de Darlington. En vue de cela, on doit réévaluer les risques de séismes dans la région. Afin d'améliorer la détermination des sources sismiques et, par là, l'évaluation des risques sismiques, on a recalculé les hypocentres d'une trentaine de séismes locaux. Une nouvelle compilation des données, fondée sur les localisations corrigées ou sur celles comprenant le temps de propagation résiduel le plus court, montre que les microséismes locaux (ML=s3.5) surviennent généralement le long ou à l'intersection d'anomalies gravitaires ou aéromagnétiques prononcées. Une zone sismique appréciable s'étend du nord-est au sud-ouest, entre Toronto et Hamilton, et est bordée par des linéaments magnétiques. Une structure géologique majeure, l'aire limite de la zone métasédimentaire centrale, coïncide avec une forte anomalie aéromagnétique qui s'étend vers le nord-est, dans la zone sismique de l'ouest du Québec. Ce linéament magnétique s'étend aussi vers le sud, à travers le lac Ontario, pour rejoindre la limite magnétique d'Akron (Ohio) qui a été associée à de nombreux séismes connus et à un séisme de mb=4,9, en 1986. La plupart des séismes enregistrés par des instruments au cours du XXe s. se sont produits à des profondeurs de 5 à 20 km. Cette observation établit la corrélation entre les séismes locaux et les données géologiques et géophysiques en profondeur, indiquant ainsi une réactivation contemporaine des structures du socle. Cette conclusion implique qu'une évaluation déterministe plus classique des risques sismiques doit être faite afin de tester l'approche probabiliste actuellement entreprise pour évaluer les risques sismiques dans le sud de l'Ontario.

DE :

Die westliche Ontario-See-Region, die man gewôhnlich fur eine Region mit niedrigem seismischem Risiko hait, ist dicht besiedelt und beherbergt unter anderen bedenklichen Einrichtungen die Kernkraftwerke von Pickering und Darlington. Dièse sowie andere Charakteristika der Region machen eine Verbesserung der Beurteilung des seismischen Risikos not-wendig. Um die Definition seismischer Ursprungszonen und dadurch die Einschàtzung des seismischen Risikos zu ver-bessern, hat man die Hypozentren von etwa 30 lokalen Erdbeben neu berechnet. Eine neue Datenzusammenstellung, gestùtzt auf korrigierte Lagebestimmungen oder solche mit der geringsten Restverbreitungszeit, zeigt, daB ôrtliche Mikroerdbeben (MLL^3.5) gewôhnlich entlang oder an der Kreuzung von deutlichen Aeromagnetik-oder Gravitations-Anomalien auftreten. Eine beachtliche seismische Zone erstreckt sich von Nordost nach Sùdwest zwischen Toronto und Hamilton und ist durch magne-tische Lineamente begrenzt. Eine bedeu-tende geologische Struktur, der Grenz-bereich des zentralen metasedimentâren Gùrtels, stimmt mit einer deutlichen aero-magnetischen Anomalie ùberein, die sich nach Nordosten in die seismische -Zone von West-Québec erstreckt. Dieses magnetische Lineament erstreckt sich auch nach Sùden, quer durch den Ontario-See und ver-bindet sich mit der magnetischen Grenze von Akron(Ohio), welche mit einigen historis-chen Erdbeben sowie einem mb"=4.9 Erdbeben von 1986 in Verbindung gebracht wurde. Die meisten seismischen Vorkom-men, die im 20. Jahrhundert festgestellt wurden, haben in einer Tiefe zwischen 5 bis 20 km stattgefunden. Dièse Feststellung stùtzt die Korrelationen ôrtlicher Erdbeben mit tiefgelegenen geophysikalischen und geologischen Charakteristika und weist auf eine zeitgenôssische Reaktivierung der Grundstrukturen. Dies kônnte zu dem SchluBB fùhren, daB eine mehr konservative deterministische Risikoeinschàtzung notwendig ist, um die gegenwàrtig gebrauchte Wahrscheinlichkeitsmethode bei der Einschàtzung von seismischen Risiken in Sud-Ontario zu ùberprùfen.

EN :

The two most prominent seismic zones in the Lake Erie-Lake Ontario region are associated with the Akron magnetic lineament and with the Clarendon-Linden fault. Both these features are recognized from geophysical data as regional basement structures related to the Grenville collisional orogen. Neotectonic displacement is not geologically evident, although Paleozoic reactivation is manifested by the Clarendon-Linden fault. We have sharpened the definition of seismic zones in the region by introducing newly discovered events, improving constraints on locations and size for many others, and omitting unreliable ones. This seismicity tends to occur on old faults with minor neotectonic displacements. Related conclusions are: 1) neotectonic surface displacement is not necessary for fault capability, 2) seismogenic faults may have geological and/or geophysical expressions, and 3) a stationary moment release at the historic level requires more capable faults than the ones active during the historic period. Waste fluid injection, oil recovery, and salt-brine recovery have been implicated in cases of induced seismicity in the study area and might have contributed a significant portion of the known earthquakes. Fluid is being injected into the basal platform formation at a depth of 1.8 km near Ashtabula, Ohio. In July 1987, about a year after the onset of injection, a mbLg=3.8 main shock occurred within a 60 km wide area with no known prior seismicity. Aftershocks detected by a short-term local seismic network define a vertical left-lateral fault in the basement just below the platform rocks as close as 700 m from the injection well, probably a reactivated pre-existing fault. Subsequent seismicity suggests a westward migration by 5-10 km, possibly along the same fault.

FR :

Les deux principales zones sismiques de la région sont associées au linéament magnétique d'Akron et à la faille de Clarendon-Linden. Selon les données géophysiques, ces deux éléments sont reconnus comme étant des structures régionales du socle reliés à l'orogenèse de Grenville. On a précisé la détermination des zones sismiques dans la région en ajoutant les séismes découverts récemment, en précisant les lieux et les dimensions d'autres séismes et en éliminant ceux qui sont mal connus. La sismicité tend à se manifester dans d'anciennes failles avec peu de décalage néotectonique. On en conclut que 1) le décalage néotectonique superficiel ne met pas en cause la compétence d'une faille; 2) les failles d'origine sismique peuvent avoir des manifestations géologiques ou géophysiques; 3) un relâchement momentané localisé survenant au cours de la période historique requiert plus de compétence qu'en ont les failles actives au cours de cette période. L'injection de liquide, la récupération de pétrole ou de sel ont été impliquées dans les cas de sismicité provoquée dans la région et ont probablement causé une bonne partie des séismes connus. Près d'Ashtabula, en Ohio, on a injecté des liquides à une profondeur de 1,8 km à la base de la plate-forme. En juillet 1987, environ un an après le début des injections, un séisme de mbLg= 3,8 s'est produit dans une aire de 60 km de superficie apparamment non sismique. Les répliques enregistrées par un réseau temporaire ont laissé voir une faille verticale à décrochement sénestre, immédiatement sous la plate-forme rocheuse, à près de 700 m du puits d'injection; il s'agit probablement d'une faille réactivée. Par la suite, la sismicité indique une migration de 5 à 10 km, probablement le long de la même faille.

DE :

Die zwei hauptsàchlichen seismischen Zonen in der Eriesee-Ontariosee-Region werden mit dem magnetischen Lineament von Akron in Verbindung gebracht. Mittels geophysikalischer Daten erkennt man in diesen Bildungen régionale Untergrundstrukturen, die mit der Kollisions-Orogenese von Grenville verbunden sind. Wir haben die Definition der seismischen Zonen in dem Gebiet pràzisiert, indem wir kùrzlich entdeckte Erdbeben ergànzt und fur viele andere die Definition der Ort und GroRe betreffenden Zwànge verbessert haben, und die Unzuverlàssigen weggelassen haben. Dièse Erdbeben haben die Tendenz, auf alten Verwerfungen mit geringen neotektonischen Verstellungen aufzutreten. Hieraus kann man schlieBen: 1) neotektonische Oberflàchenverstellung ist keine Bedingung fur Verwerfungsfâhigkeit, 2) durch Erdbeben entstandene Verwerfungen kônnen sich geologisch und/oder geophysikalisch ausdrùcken und 3) eine ortsgebundene momentané Entlastung auf historischer Ebene erfor-dert mehr fàhige Verwerfungen als die, welche wàhrend der historischen Période aktiv waren, In den Fallen von induziertem Auftreten von Erdbeben im untersuchten Gebiet waren Zufùhrung von Flùssigkeit und ôl- und Salzgewinnung beteiligt, und sie haben wohl einen bedeutenden Anteil der bekannten Erdbeben hervorgerufen. Bei Ashtabula, Ohio, hat man in einer Tiefe von 1.8 km Flùssigkeit an der Basis der Plattformbildung eingespritzt. Im JuIi 1987, etwa ein Jahr nach Beginn der Ein-spritzungen, kam es zu einem neuen gewi-chtigen Beben von mbM) = 3.8 innerhalb eines 60 km breiten Gebiets, in dem vorher kein Erdbeben bekannt war. Nach beben, die von einem kurzfristigen ôrtlichen Erdbeben-Netzwerk registriert wurden, ergeben eine vertikale linksseitige Verwerfung im Untergrund unter der Felsenplattform, etwa 700 m vom Einspritzungsbohrloch entfernt; es handelt sich moglicherweise um eine reaktivierte, schon existierende Verwerfung. Darauffolgende Erdbeben weisen auf eine Wanderung westwàrts von 5-10 km, moglicherweise Iangs derselben Verwerfung.

EN :

An examination of topographic lineaments detectable in Landsat TM images and measurement of joints in outcrop in the Balsam Lake area reveals a systematic bedrock fracture pattern with three principal sets oriented 091°, 027°, and 152°. The 027° trend is parallel to a major aeromagnetic anomaly, the Niagara-Pickering Linear Zone (NPLZ), which underlies the Balsam Lake area and is thought to mark the sub-Paleozoic continuation of the Proterozoic Central Metasedimentary Belt Boundary Zone (CMBBZ). Possible origins of the main joint sets due to Acadian (091° set), Alleghanian (152° set) and St. Lawrence rift system tectonics (091° and 027° sets) are discussed. En-echelon pop-up structures have a mean principal trend of 118°. They displace Lake Algonquin paleobeaches, suggesting formation less than 12,500 years ago. The orientation of the pop-up structures is subnormal to the current in situ maximum horizontal stress direction, S^Hmax (020°), and is parallel to members of the 091° joint set, indicating possible nuclea-tion on favourably-oriented pre-existing joints. These pop-ups are the only features in the Balsam Lake area with strong evidence for a neotectonic age.

FR :

L'examen des linéaments topographiques repérables sur les images Landsat (TM) et la mesure des diaclases dans un affleurement de la région de Balsam Lake révèle la présence d'un réseau de fractures dont l'orientation des trois principaux ensembles est 091°, 027° et 152°. La direction 027° est parallèle à une anomalie aéromagnétique majeure, la zone linéaire Niagara-Pickering, présente sous la région de Balsam Lake; on croit qu'elle identifie le prolongement sub-paléozoïque de l'aire limite de la zone méta-sédimentaire centrale protérozoïque. On traite des origines possibles des principaux ensembles de fractures attribuables aux systèmes acadien (091°), alléghanien (152°) et du rift du Saint-Laurent (091 °et 027°). La direction des structures de soulèvement en échelon est de 118°. Elles ont déplacé des paléo-plages du Lac Algonquin, indiquant ainsi une formation postérieure à 12 500 ans. L'orientation des structures de soulèvement est subnormale à la direction de la contrainte horizontale maximale actuelle, S^Hmax(020°), et est parallèle à des éléments de l'ensemble des fractures de direction 091°, montrant ainsi leur formation possible dans des fractures existantes bien orientées. Ces structures de soulèvement sont les seuls éléments de la région démontrant un âge néotectonique.

DE :

Eine Untersuchung der topographischen Lineamente die in Landsat TM-Bildern nachweisbar sind und Messungen der Fugen in den Aufschlùssen des Balsam Lake-Gebiets lassen ein systematisches Bruchmuster des anstehenden Gesteins erkennen mit drei nach 091°, 027° und 152° ausgerichteten Haupteinheiten. Die Ausrichtung nach 027° ist parallel zu einer wichtigen aeromagnetischen Anomalie, der linearen Zone von Niagara-Pickering, die unter dem Balsam Lake-Gebiet liegt; man halt sie fur eine subpalàozoische Fortfùhrung des Grenz-bereichs der proterozoischen zentralen metasedimentàren Gùrtel-zone. Man diskutiert môgliche Ursprùnge der Hauptfugen-systeme, die auf die akadische (091° System), alleghanische (152° System) und Sankt-Lorenz-Spaltensystem Tektonik (091° und 027° System) zurùckgefùhrt werden. Die gestaffelten Hebungsstrukturen haben eine durchschnittliche Hauptrichtung von 118°. Sie haben Palào-Strànde vom Lake Algonquin versetzt, und weisen so auf eine Bildung vor weniger als 12,500 Jahren. Die Orientierung der Hebungsstrukturen ist subnormal zu der gegenwàrtigen maximalen horizontalen Stressrichtung, S"m" (020°) und parallel zu Elementen des 091° Fugen-systems, was auf ihre môgliche Bildung auf gùnstig orientierten schon vorhandenen Fugen weist. Dièse Hebungen sind die einzi-gen Strukturen im Balsm Lake-Gebiet, welche deutlich ein neotektonisches Alter belegen.