Stratigraphic Architecture and Sediment Facies of the Western Oak Ridges Moraine, Humber River Watershed, Southern Ontario Architecture stratigraphique et faciès sédimentaire de la moraine occidentale de Oak Ridges, bassin de la rivière Humber, sud de l’Ontario

Abstract

The Oak Ridges Moraine in southern Ontario is a ca. 160 km long east-west trending ridge of sand and gravel situated north of Lake Ontario. Study of the Oak Ridges Moraine in the Humber River watershed was undertaken to assess its role in the groundwater system of the buried Laurentian Valley. The Oak Ridges Moraine is interpreted to have been deposited in three stages. Stage I records rapid deposition from hyperconcentrated flows where tunnel channels discharged into a subglacial lake in the Lake Ontario basin. Low-energy basin sedimentation of Stage II was in a subglacial and ice-contact setting of a highly crevassed ice sheet. Stage III sedimentation is characterized by rapid facies changes associated with esker, subaqueous fan, and basinal sedimentation. Detailed sediment analysis challenges the concept that the Oak Ridges Moraine was deposited principally from seasonal meltwater discharges, climatic modulated ice-marginal fluctuations, or in an interlobate position. Instead it is interpreted to have formed in response to late-glacial ice sheet events associated with subglacial meltwater ponding, episodic and catastrophic subglacial meltwater discharge, and subsequent seasonal meltwater discharge. The moraine probably formed as the glacial-hydraulic system re-equilibrated to the presence of a thinned, grounded ice shelf and a subglacial lake in the Lake Ontario basin.

Résumé

La moraine de Oak Ridges, sud de l’Ontario, est une crête de sable et de gravier orientée est-ouest d’une longueur de 160 km au nord du lac Ontario. L’étude de la moraine de Oak Ridges dans le bassin de la rivière Humber permet de comprendre son rôle dans le système de drainage de la vallée Laurentienne. La moraine de Oak Ridges a été édifiée en trois phases. La phase I consiste en une sédimentation rapide par hyperconcentration des écoulements, où les chenaux en tunnel se déversent dans un lac sous-glaciaire du lac Ontario. Le bassin de sédimentation de faible énergie de la phase II est sous-glaciaire et touche à un inlandsis ayant d’importantes crevasses. La phase III se caractérise par un changement de faciès très rapide, par la présence d’eskers, de cônes aquatiques et de bassins sédimentaires. Les analyses sédimentaires détaillées ébranlent l’hypothèse que la moraine de Oak Ridges ait été formée par la fonte des glaces saisonnière, les fluctuations climatiques près des marges glaciaires, ou dans une position interlobaire. Notre interprétation indique plutôt qu’elle a été mise en place en réponse à des événements de fonte sous-glaciaire de nature épisodique et catastrophique, et par des apports subséquents d’eau de fonte saisonnière. La moraine s’est probablement formée lors de la ré-équilibration du système glacio-hydraulique en présence d’un inlandsis mince, en contact avec le substrat et alimentant un lac sous-glaciaire dans le bassin du lac Ontario.