Paleoseismic implications of fluid-escape structures in raised deltas at Lower Five Islands - Economy Point, Nova Scotia
Authors: Broster Bruce E. , MacDougall David A. 
Published: September 2014

Deformed proglacial deltaic sediments at Economy Point - Lower Five Islands, Nova Scotia, were examined as a possible indicator of postglacial earthquake activity. The deposits represent an ice-proximal, glaciomarine-deltaic environment, that likely experienced postglacial seismic shaking. Several styles of deformation were recognized that could be attributed to penecontemporaneous deformation and are common to particular mechanisms of formation and facies. Ball and pillow structures associated with: (1) loading by rapid sedimentation, or (2) from percussion by dropstones, are common in the bottomset units. Crumpled, rolled-up or boudinaged layers were likely formed by several mechanisms, including: (1) intralayer or intra-unit compaction or stretching; (2) in association with gravity slumping, mainly in the foreset units; and (3) from loss of support due to post-depositional fluid-escape, mainly seen in association with deformation exposed in the topset units.

The fluid-escape structures are attributed to the expulsion of groundwater and sediment slurries during postglacial seismic shaking of saturated sediments. Charcoal, excavated above a fluid-escape structure in topset layers below Holocene sediment at Economy Point, has been radiocarbon dated and indicates that a significant seismic ground-disturbance may have occurred there around A.D. 1870 ± 70 years. Replicate sampling is needed to confirm the age of the seismic disturbance. However, if this approximate age is correct, the deformation may have resulted from the 18SS (estimated M 5+) earthquake at New Brunswick, located about 100 km to the west.

These preliminary results demonstrate that the physical structure of deltaic sediments can provide a record of neotectonic activity and contribute valuable data for assessment of earthquake occurrence and/or recurrence. Deformation structures associated with catastrophic fluidization of topset facies or overlying Holocene sediments are considered to be the best indicators of postglacial seismic disturbance.

RÉSUMÉ

On a examiné des sédiments deltalques pélglaciaires déformés à Economy Point - Lower Five Islands, en Nouvelle-Écosse, pour verifier s'ils témoignaicnt d'une activité sismique postglaciaire. Les dépôts représented un milieu glaciomarin-deltaique proximal des glaces qui a vraisemblablement été soumis à des secousses sismiques postglaciaires. On àreconnu plusieurs types de déformations qui pourraient être attributes a une déformation pénécontemporaine et qui sont communes aux mécanismes particuliers des formations et des faciès, notamment des structures en boules et en coussinets associees : (1) à un chargement par sédimentation rapide ou (2) à une percussion par des blocs isolés. Celles-ci sont courantes dans les unités des couches basales. Les strates plissotiées, enroulées ou boudinées ont vraisemblablement été formées par plusieurs mécanismes, dont : (1) la compaction à l'intérieur des strates; (2) en association avec un glissement de terrain gravitationnel, principalement dans les unités frontales; et (3) une perte de support due à un échappement de fluides postérieur à la sédimentation, qui se manifesto surtout conjointement avec une deformation découverte dans les unités sommitales.

On attribue les structures d'échappement de fluides à l'expulsion d'eau souterrainc et de bouillie de sédiments pendant les secousses sismiques postglaciaires ayant ébranié les sédiments saturés. Le charbon impur extrait au-dessus d'une structure d'échappement de fluides dans les strates sommitales au-dessous des sédiments de l'HoIocène à Economy Point a été daté au carbone 14 et il révèle qu'une perturbation sismique d'envergure pourrait s'être produite vers 1870 apr. J.-C. ± 70 ans. Il faudrait effectuer un échantillonnage subdivise pour confirmer I'âge de la perturbation sismique. Cependant, si cet âge approximatif est exact, la déformation pourrait avoir He provoquée par le tremblement de terre survenu en 1855 (estime à plus de 5 M) au Nouveau-Brunswick, à environ 100 km à l'ouest.

Ces résultats preliminaires démontrent que la structure physique des sédiments deltalques peut témoigner de l'activité neotectonique et qu'ils fournissent des renscignements précieux pour l’évaluation de la fréquence ou de la récurrence des tremblcmcnts de terre. Les structures de déformation associées a la fluidisation catastrophique des facies sommitaux ou des sédiments sus-jacents de l’Holocène sont considérées comme les meilleurs indicateurs des perturbations sismiques postglaciaires.

[Traduit par la rédaction]