Electromagnetic images of crustal structures in southern and central Canadian Cord i 11 era 1

Data from more than 400 magnetotelluric soundings, made since the early 1980's in the Canadian Cordillera over a 300000 km2 area between 49 and 53.5°N, are used to image qualitatively regional three-dimensional crustal variation in electrical conductivity by means of phase maps, phase-frequency sections, and maps of resistivity at depth. Two hundred of the soundings were acquired as part of Lithoprobe Southern Canadian Cordillera Transect activities, and their locations were coordinated with the seismic reflection and refraction experiments. The lower crust has a generally pervasive, low resistivity (1-100 {}. m) throughout the Cordillera west of the Foreland Belt. Within this "Canadian Cordilleran Regional" conductor, the magnetotelluric data reveal both two-dimensional structures, with highest conductivities along the Coast Belt and Omineca Belt, and three-dimensional variation along geological strike. This conductor, mapped over a volume in excess of 106 km3, is most probably caused by fluids saline waters and silicate melts in fractures and along interconnected grain boundaries. The observed lateral variations in conductivity may result from variations in fracture density, temperature, and the sources of hot fluid, such as the subducting Juan de Fuca plate under the Coast Belt, and mantle upflow under the Omineca Belt. In addition, we report a major east-westtrending geophysical discontinuity in the upper and middle crust of the Omineca Belt at a latitude of SOON, with highly resistive rocks (> 1000 {}. m) to the south and more conductive rocks to the north (30-300 {}. m). Seismic refraction models, residual gravity, and fIltered magnetic maps correlate changes in compressional-wave velocity, density, and magnetization along this cross-strike discontinuity. Resume : Les donnees recueillies dans plus de 400 sondages magnetotelluriques effectues depuis le debut des annees 1980 dans la Cordillere au Canada, representant une aire plus grande que 300000 km2, entre 49 et 53,5°N, sont utilisees pour imager qualitativement, it l'echelle regionale, les variations crustales en trois dimensions de la conductivite electrique it l'aide de cartes de phase, de coupes de frequence-phase et de cartes de resistivite de niveau profond. Parmi ces sondages, 200 furent enregistres lors des travaux du transect de la Cordillere meridionale du projet Lithoprobe, et leurs localisations ont ete planifIees en coordination avec les leves de sismique refraction et reflexion. La croOte inferieure presente generalement une faible resistivite (1-100 {}. m), repandue au travers la Cordillere it l'ouest du Domaine de l'avant-pays. A l'interieur des limites de ce conducteur de la « Cordillere canadienne regionale », les donnees magnetotelluriques revelent, d'une part, une structure it deux dimensions avec les conductivites les plus fortes mesurees le long du Domaine cotier et du Domaine d'Omineca, et d'autre part, une variation it trois dimensions longeant la direction geologique. Ce conducteur, cartographie sur un volume excooant 106 km3, doit son origine la plus probable it la presence de fluides eaux salees et liquides silicates dans les fractures et le long des surfaces limites des grains interconnectes. Les variations laterales de la conductivite observees peuvent resulter de variations du nombre de fractures par unite de surface, de la temperature et des sources de fluides chauds comme la plaque Juan de Fuca subductee qui plonge sous le Domaine cotier, et les liquides magmatiques ascendants qui sont issus du manteau sous la Domaine d'Omineca. En plus, nous decrivons une discontinuite geophysique majeure orientee est-ouest, apparaissant dans la croOte sup6rieure et mooiane du Domaine d'Omineca it la latitude SOON, avec des roches de resistivite elevee ( > 1000 {} . m) au sud et des roches caracterisees par une plus grande conductibilite au nord (30 300 {} . m). Les modeles de sismique refraction, la gravite residuelle et les cartes magnetiques fIltrees permettent d'etablir une mise en correlation des changements de vitesses des ondes de compression, de la densite et de l'aimantation le long cette discontinuite qui transecte la direction. [Traduit par la rOOaction] Received January 30, 1995. Accepted July 13, 1995. A.G. Jones.2 Geological Survey of Canada, 1 Observatory Crescent, Ottawa, ON K1A OY3, Canada. 0.1. Gough. Department of Physics, University of Alberta, Edmonton, AB T6G 2J1, Canada. I Lithoprobe Publication 704; Geological Survey of Canada Contribution 29895. 2 Corresponding author (e-mail: jones@Cg.emr.ca). Can. J. Earth Sci. 32: 1541-1563 (1995). Printed in Canada / Irnprirne au Canada