Connecting Cape Breton Island and Newfoundland, Canada Geophysical Modeling of pre-Carboniferous ‘Basement’ Rocks in the Cabot Strait Area

Abstract

Magnetic and gravity data from northeastern Cape Breton Island, southwestern Newfoundland, and the intervening Cabot Strait area were compiled and used to generate a series of maps displaying magnetic (filtered total field, first and second derivative) and gravity (Bouguer anomaly onshore, free-air anomaly offshore) information to enhance the anomaly pattern associated with regional geology. With further constraints from previously published seismic reflection interpretations and detailed maps of onshore geology, five two-dimensional subsurface models were generated. Potential field anomalies in the offshore can be correlated with onshore faults, rock units, and pre-Carboniferous terranes. In Newfoundland, the Cabot – Long Range Fault separates Grenvillian basement to the northwest from peri-Gondwanan Port aux Basques subzone basement in the southeast and can be traced to the Wilkie Brook Fault on Cape Breton Island. The Cape Ray Fault/Red Indian Line merges offshore with the Cabot – Long Range Fault so that Notre Dame subzone rocks do not extend across the Cabot Strait area. The Port aux Basques – Exploits subzone boundary crosses the strait but is likely buried by younger rocks onshore in Cape Breton Island. Magnetic halos in the Exploits subzone are probably caused by Silurian – Devonian plutons like those in the Burgeo Intrusive Suite. The Exploits – Bras d’Or terrane boundary is located within the Ingonish magnetic anomaly, which was resolved into four overlapping components representing basement sources intruded into metasedimentary rocks and dioritic and granodioritic plutons of the Bras d’Or terrane. The Bras d’Or terrane can be traced to the Cinq-Cerf block and Grey River areas in southern Newfoundland. The interpretations suggest that Bras d’Or terrane ‘basement’ may underlie all of Exploits subzone, and that the Aspy terrane of Cape Breton Island is part of that subzone.

Résumé

Les données magnétométriques et gravimétriques du nord-est de l’île du Cap-Breton, dans le sud-ouest de Terre-Neuve, et de la région du détroit de Cabot contigu, ont été compilées et utilisées pour produire une série de cartes affichant les particularités magnétiques (champ total filtré, dérivé première et seconde) et gravimétriques (anomalie de Bouguer de la côte, anomalie à l’air libre extracôtière) pour ajouter à la compréhension des motifs d’anomalie de la géologie régionale. En tenant compte des limitations imposées par les interprétations de données de levés de sismique réflexion déjà publiées et de cartes détaillées de géologie continentale, cinq modèles 2D du sous-sol ont été produits. Des anomalies de champ potentiel en zone extracôtière peuvent être corrélées avec des failles, des unités lithologiques et des terranes pré-carbonifères sur la côte. Sur l’île de Terre-Neuve, la faille de Cabot-Long Range qui sépare le socle grenvillien au nord-ouest de la sous-zone de socle péri-gondwanienne, de Port-aux- Basques au sud-est, peut être reliée à la faille de Wilkie Brook sur l’île du Cap-Breton. La faille du Cap Ray et la linéation de Red Indian se fondent au large avec la faille de Cabot – Long Range, ce qui signifie que les roches de la sous-zone de Notre-Dame ne traversent pas la région du détroit de Cabot. La limite de la sous-zone de Port aux Basques-Exploits traverse le détroit, mais elle est vraisemblablement enfouie sous des roches plus jeunes sur l’île du Cap-Breton. Les halos magnétiques dans la sous-zone Exploits sont probablement causés par des plutons siluro-dévoniens comme c’est le cas de ceux de la séquence intrusive de Burgeo. La limite du terrane Exploits-Bras d’Or est située dans l’anomalie magnétique Ingonish, laquelle s’est révélée être constituée de quatre composantes superposées représentant des sources de socle engoncées dans des roches métasédimentaires, et dans des plutons dioritiques et granodioritiques du terrane de Bras d’Or. On peut suivre le terrane de Bras d’Or jusque dans les régions du bloc de Cinq-Cerf et de Grey River dans le sud de Terre- Neuve. Les interprétations permettent de penser que le « socle » du terrane de Bras d’Or pourrait constituer l’assise rocheuse de la sous-zone Exploits, et que le terrane Aspy de l’île du Cap- Breton ferait partie de cette sous-zone.