Origin and tectonometamorphic history of the Repulse Bay block, Melville Peninsula, Nunavut: exotic terrane or deeper level of the Rae craton?

Abstract

The Rae craton on Melville Peninsula, Nunavut, comprises several lithotectonic domains, including a structurally and lithologically distinct yet poorly known crustal terrane, the Repulse Bay block (RBb). This study presents new lithological and petrographic observations, combined with U-Pb zircon data, to better understand the Archean and Paleoproterozoic crustal evolution of the RBb. The new data demonstrate that the central-eastern RBb consists of the following: (i) upper amphibolite-to granulite-facies, ca. 2.73-2.71 Ga intermediate granitoid gneisses and gabbroic sheets; (ii) ca. 2.69 Ga two-pyroxene charnockite to enderbite intrusions; and (iii) thin slivers of both Archean and Paleoproterozoic supracrustal rocks. Inherited zircon also attests to the presence of a Mesoarchean to Paleoarchean substrate. A semi-pelitic gneiss from one of the Paleoproterozoic supracrustal panels was deposited sometime after ca. 1.89 Ga and shows a similar detrital zircon age profile to a <1.92 Ga semi-pelitic gneiss from the Lyon Inlet boundary zone at the northern extent of the RBb. Zircon in most rocks analyzed record metamorphism related to the Trans-Hudson orogeny between ca. 1.84 and 1.82 Ga. Results from this study are most consistent with the RBb, representing a piece of lower to middle crustal level of the Rae craton, rather than a distinct and separate crustal entity (i.e., an exotic block).Résumé : Le craton de Rae, sur la péninsule de Melville, au Nunavut, comprend plusieurs domaines lithotectoniques, incluant le bloc de Repulse Bay (RBb), un terrane crustal mal connu, à structure et lithologie distinctes. Cette étude présente de nouvelles observations lithologiques et pétrographiques, combinées à des données U-Pb déterminées sur des zircons, afin de mieux comprendre l'évolution crustale du RBb à l'Archéen et au Paléoprotérozoïque. Les nouvelles données démontrent que le RBb centre-est comprend : (i) des gneiss granitoïdes intermédiaires et des feuillets de gabbro au faciès des amphibolites supérieur au faciès des granulites, datant d'environ 2,73 à 2,71 Ga, (ii) deux intrusions de pyroxène, de charnockite à enderbite, datant d'environ 2,69 Ga et (iii) de minces échardes de roches supracrustales, datant de l'Archéen et du Paléoprotérozoïque. Des zircons hérités attestent aussi la présence d'un substrat mésoarchéen à paléoarchéen. Un gneiss semi-pélitique provenant de l'un des panneaux supracrustaux (Paléoprotérozoïque) a été mis en place quelque temps après~1,89 Ga et il a un profil d'âge de zircon détritique similaire à celui d'un gneiss semipélitique, <1,92 Ga, de la zone bordure de l'anse Lyon à l'extrémité nord du RBb. Dans la plupart des roches analysées, le zircon enregistre le métamorphisme relié à l'orogène trans-hudsonien entre~1,84 et 1,82 Ga. Les résultats de cette étude concordent très bien avec le fait que le RBb représente une partie du niveau inférieur à moyen de la croûte du craton de Rae, plutôt qu'une entité crustale distincte et séparée (c.-à-d. un bloc exotique). [Traduit par le Rédaction]

The 3‐dimensional construction of the Rae craton, central Canada

“…These rocks are intruded by 2.72–2.68 Ga tonalite and voluminous 2.63–2.58 Ga monzogranitic plutons [ Hinchey et al ., and references therein]; Nd model ages of 2.87–2.52 Ga suggest predominantly juvenile isotopic source regions for these rocks [ Peterson et al ., ]. These latter plutons occur from northwestern Saskatchewan at least as far east as the Melville Peninsula [ LaFlamme et al ., ] and represent the final cratonizing event of the Rae craton [ Berman et al ., ]. Re depletion model ages from underlying mantle peridotite are 3.0–2.5 Ga and indicate that crust and uppermost mantle formed or differentiated synchronously [ Liu et al ., ].…”

“…The Repulse Bay block lies east of the Committee Bay block and includes the Melville Peninsula and Southampton Island (Figure ). This block is characterized by the 2.97 Ga volcanic and metasedimentary rocks of the Prince Albert greenstone belt [ Frisch , ], also intruded by 2.63–2.58 Ga monzogranitic plutons [ LaFlamme et al ., ]. The plutons are locally metamorphosed to amphibolite or granulite grade and have 3.63–2.84 Ga Nd model ages.…”