Tectonic significance of black pelites and basalts in the St. Croix Terrane, coastal Maine and New Brunswick

Geological relationships preserved in the New Brunswick segment of the Appalachian orogen are key to deciphering the complex tectonic events that occurred during the closing of the Paleozoic Iapetus Ocean. These events can be explained in terms of geodynamic interactions between eight lithotectonic terranes. The first, the Caledonia terrane, comprises Neoproterozoic volcanic arc sequences and comagmatic plutons considered to form part of the microcontinent of Avalonia. The seven other terranes are associated with the microcontinent of Ganderia and consist of (1) Brookville terrane-Mesoproterozoic to Neoproterozoic platformal carbonates and Neoproterozoic to Early Cambrian plutonic rocks, (2) New River terrane-Neoproterozoic volcanic arc sequences and comagmatic plutons overlain by a Cambrian Penobscot volcanic arc sequence, In New Brunswick, closure of the Iapetus Ocean is attributed to four major tectonic episodes: (1) the Penobscot orogeny, which accreted the Miramichi, Annidale, and St. Croix terranes to the New River terrane on the trailing edge of Ganderia by closing a Penobscot backarc basin in the Early Ordovician, (2) the Taconic orogeny, which accreted the Popelogan terrane on the leading edge of Ganderia to the Laurentian margin in the Late Ordovician and effectively closed the main tract of the Iapetus Ocean, (3) the Salinic orogeny, which accreted the Elmtree and Miramichi terranes to the Laurentian margin by closing the Tetagouche backarc basin in the Silurian, and (4) the Acadian orogeny, which accreted the Caledonia terrane (Avalonia) to the Brookville and New River terranes on the trailing edge of Ganderia in the latest Silurian to earliest Devonian and in the process closed the last remaining oceanic tract in the northeastern Appalachians. RÉSUMÉLes corrélations géologiques préservées dans la partie du Nouveau-Brunswick de l'orogène des Appalaches sont essentielles pour bien comprendre le déroulement des événements tectoniques complexes survenus au moment de la fermeture de l'océan Iapetus, pendant le Paléozoïque. Il est possible d'expliquer ces événements par des interactions géodynamiques entre huit terranes lithotectoniques. Le premier, soit le terrane calédonien, comprend des séquences d'arc volcanique et des plutons comagmatiques du Néoprotérozoïque dont on estime qu'ils faisaient partie du microcontinent Avalonia. Les sept autres terranes sont associés au microcontinent Ganderia et comprenaient les terranes que voici : (1)

Section: Tectono-sedimentary Basin Evolutionmentioning

confidence: 82%

A Review of Proterozoic to Early Paleozoic Lithotectonic Terranes in New Brunswick, Canada and their Tectonic Evolution during Penobscot, Taconic, Salinic and Acadian Orogenesis

Fyffe

Johnson²,

Staal

2012

“…Some were depos ited in deep anoxic water concurrently with minor basaltic volcanism having within-plate tholeiitic geochemical charac teristics (Fyffe et al, 1988). The St. Croix terrane in the re gion under discussion consists of thin-bedded metasandstone, graphitic and pyrite-or pyrrhotite-bearing metapelite, and a few calcareous quartzites or marble beds.…”

Section: T Erranes In the P Enobscot B Ay Regionmentioning

confidence: 99%

“…The St. Croix terrane in the re gion under discussion consists of thin-bedded metasandstone, graphitic and pyrite-or pyrrhotite-bearing metapelite, and a few calcareous quartzites or marble beds. Several basalt flows occur near the base of the section (Fyffe et al, 1988). The St.…”

Section: T Erranes In the P Enobscot B Ay Regionmentioning

confidence: 99%

Silurian tectonic history of Penobscot Bay region, Maine

Stewart

Unger

Hutchinson

1995

Early Paleozoic amalgamation of composite terranes was contemporaneous at widely separated regions that were later accreted to either ancestral North America or to Gondwana as those two continents approached each other. Terranes closer to Laurentia amalgamated in the Late Cambrian to Middle Ordovician Penobscottian orogeny and were accreted to ancestral North America in the Middle and to Late Orodovician Taconic orogeny. Peri-Gondwanan terranes formed from Late Cambrian and Early Ordovician rocks were amalgamated in the Late Ordovician and Early Silurian to form the Salinic orogenic belt, now exposed from western Europe to southern New England. Salinic orogenic activity involved extensive thrust faulting and metamorphism, large strike-slip faults, and plutonism, all of which are represented in coastal Maine. In the Penobscot Bay region, Maine, the peri-Gondwanan St. Croix terrane was thrust northwest in the Silurian(?) upon middle amphibolite facies Ordovician and Early Silurian rocks of the Fredericton trough. Seismic reflection profiles show that the thrust fault dips southeasterly at -30° and becomes listric at about 13 ± 2 km. The thrust sheet was broken initially by the Late Silurian Penobscot Bay-Smith Cove-North Blue Hill dextral strike-slip fault which juxtaposed the peri-Gondwanan Ellsworth terrane, followed by emplacement of the South Penobscot Intrusive Suite and by a sequence of strike-slip fault zones each with up to 20 km of dextral Silurian and Early Devonian(?) movement. The strike-slip faults are interpreted to either remain steep until they reach the sole of the thrust sheet or to become listric within the thrust sheet. In the Devonian Acadian orogeny, more outboard terranes with Gondwanan affinities, like the Avalonian terranes in southern New Brunswick and in eastern Massachusetts, were amalgamated with the Silurian orogenic belt, and the resulting composite terrane was accreted to ancestral North America. Acadian deformation, mcta-morphism, and plutonism are superimposed on the Silurian orogen, blurring or obliterating the evidence of Silurian orogeny. RÉSUMÉ Le fusionnement du Paléozoique inférieur des formations géologiques composites a été simultané dans des régions très separées qui ont ultérieurement été accolées, soit à l'Amérique du Nord ancestrale, soit au Gondwana, au fur et à mesure que les deux continents se sont rapprochés l'un de l'autre. Les formations géologiques plus proches du bouclier laurentien se sont fusionnées à l'Amérique du Nord au cours de l'orogénèse Taconique de l'Ordovicien moyen à supérieur. Les formations géologiques périgondwaniennes formées de roches du Cambrien supérieur à l'Ordovicien inférieur ont été fusionnées au cours de l'Ordovicien supérieur et du Silurien inférieur pour former la ceinture orogénique Salinique, maintenant découverte à partir de l'Europe occidentale jusqu'au sud de la Nouvclle-Angleterre. L'activité orogénique salinique a comporté un métamorphisme et une dislocation de compression importants, des décrochcments étendus et le plutonisme, des phénomènes qui sont tous représentés sur la côte du Maine. Dans la région de Penobsquot Bay, au Maine, la formation géologique périgondwanienne de St. Croix a été poussée vers le nord-ouest pendant le Silurien (?) sur les roches de l'Ordovicien et du Silurien inférieur du facies intermédiate à amphibolite de la dépression de Fredericton. Les profits de réflexion sismique montrent que la faille de compression s'incline vers le sud-est selon un angle de 30° et qu'elle devient courbe après environ 13 ± 2 km. La nappe avait initialement été fracturée par le décrochement dextre du Silurien supérieur de Penobsquot Bay-Smith Cove-North Blue Hill qui avait juxtaposé la formation périgondwanienne d'Ellsworth, événement suivi par le positionnement du cortege intrusif de South Penobsquot et par une séquence de zones de décrochements accusant chacun jusqu'à 20 km de déplacement dextre au cours du Silurien et du Dévonien inférieur (?). On interprète les décrochements comme des accidents qui restent abrupts jusqu'à ce qu'ils atteignent la surface inférieure de la nappe ou comme des failles devenant courbes à l'intérieur de la nappe. Au cours de l'orogénèse Acadienne du Dévonien, d'autres formations géologiques extérieures ayant des affinites avec le Gondwana, comme la formation géologique d'Avalon, dans le sud du Nouveau-Brunswick, et dans Test du Massachusetts, ont été fusionnées avec la ceinture orogénique Silurienne, et la formation composite qui en est résultée a été accoiée à l'Amérique du Nord ancestrale. La déformation, le métamorphisme et le plutonisme Acadiens sont superposed par-dessus l'orogène du Silurien, ce qui efface et brouille la preuve de l'orogénèse Silurienne. [Traduit par la rédaction]

“…This suggestion would be reinforced if correlations with the Cookson Group are correct, as tholeiitic basalts of the Calais Formation were also related to rifting in a back-arc ensialic environment (Fyffe et al, 1988. The presence of voluminous felsic volcanic rocks in the Annidale Group indicates the involvement of a substantial crustal component (arc or continental?)…”

Section: Y//a C O N T a C T R E L A T I O N S H I P U N K N O W N > Pmentioning

confidence: 99%

Geology and U-Pb geochronology of the Annidale Group, southern New Brunswick: Lower Ordovician volcanic and sedimentary rocks formed near the southeastern margin of lapetus Ocean

McLeod

Ruitenberg

Krogh

1992

Geological mapping and U-Pb (zircon) dating have led to the discovery of distinctive Lower Ordovician volcano-sedimentary rocks in the Annidale area of southern New Brunswick. These rocks are included in a newly defined group, herein termed the Annidale Group, which is divided into three fault bounded(?) units of partially overlapping age. These units are named the East Scotch Settlement Formation, the Lawson Brook Formation and the Canaan Forks sequence, from south to north. The East Scotch Settlement Formation contains a steeply dipping succession of mixed mafic and felsic volcanic rocks and a variety of clastic and volcanogenic sedimentary rocks. The Lawson Brook Formation constitutes a shallowly to moderately north-dipping succession dominated by felsic volcanic rocks. The Canaan Forks sequence, most of which constitutes a shallowly to moderately north-dipping succession, is dominated by clastic sedimentary rocks. Structurally, much of the Annidale Group is characterized by intense shearing produced by numerous vertical northeast- and northwest-trending faults and by southward- and northward-directed thrust faults. In the vicinity of these structural features, the East Scotch Settlement Formation is further characterized by pervasive carbonatization that is commonly accompanied by base-metal- and gold-bearing silicification and high chromium-mica alteration zones. Zircons from a felsic dome in the East Scotch Settlement Formation and from felsic schists in the Lawson Brook Formation yield U-Pb dates of 493 ± 2 Ma and 497 ±10 Ma, respectively. Based on these dates and constituent lithologies, the Annidale Group is tentatively correlated with parts of the Cookson Group to the southwest. RÉSUMÉ La cartographie géologique et les datations U-Pb sur les zircons ont mené à la découverte de roches volcaniques et sédimentaires distinctives, de l’Ordovicien intérieur, dans la région d 'Annidale du sud du Nouveau-Brunswick. Ces roches sont comprises dans un Groupe nouvellement défini, nommé ici le Group d'Annidale, qui est divisé en trois unités possiblement bordées par des failles et dont les âges se recouvrent partiellement. Ces unités sont nommées, du nord au sud: la Formation de East Scotch Settlement, la Formation du Ruisseau Lawson et la séquence de Can nan Forks. La Formation de East Scotch Settlement contient une succession à pendage abrupt de volcanites mafiques et felsiques et un assemblage varié de roches sédimentaires clastiques et volcanogènes. La Formation du Ruisseau Lawson consiste en une succession à pendage faible ou modéré vers le nord dominée par les volcanites felsiques. La séquence de Cannan Forks, dont la majeure partie est une succession à pendage faible ou modéré vers le nord, est dominée par les roches sédimentaires clastiques. Structuralement, une bonne partie du Groupe d'Annidale est caractérisée par un cisaillcment intense produit par de nombreuses failles verticales nord et nord-est et par des failles de chevauchement vers le sud et le nord. A proximité de ces failles, la Formation de East Scotch Settlement est caractérisée par une carbonatation intense qui est commundment accompagnée par une silicification porteuse de métaux de base et d'or et de zones d'altération à mica chromifere. Les zircons d'un dome felsique dans la Formation de East Scotch Settlement et de schistes felsiques dans la Formation du Ruisseau Lawson ont donné des âges U-Pb de 493 ± 2 Ma et 497 ± 10 Ma, respectivement. Sur la base de ces datations et de similarity lithologiques, le Groupe d'Annidale est tentativement corré1é avec des parties du Groupes de Cookson, situé au sud-ouest. [Traduit par le journal]