Age and geochemistry of Late Neoproterozoic and Early Cambrian igneous rocks in southern New Brunswick: similarities and contrasts

Late Proterozoic to Early Cambrian igneous rocks are major components of the fault-bounded Caledonia, Brookville, and New River terranes of southern New Brunswick. As previously demonstrated, ca. 620 Ma and ca. 560– 550 Ma volcanic and plutonic rocks of the Caledonia terrane are petrologically similar to coeval units elsewhere in the Avalon terrane sensu stricto of the northern Appalachian orogen. In contrast, the Golden Grove Plutonic Suite and volcanic rocks of the Dipper Harbour Formation in the Brookville terrane are mainly younger, ranging in age from ca. 555 Ma to 525 Ma. A new U-Pb (zircon) age reported here confirms that rhyolite in the Dipper Harbour Formation crystallized at 553 ± 3 Ma, like the older units of the Golden Grove Plutonic Suite to which they are chemically similar. However, they differ chemically from felsic units of similar age in the Caledonia terrane, with higher K2O and Rb, lower Na2O, and negative epsilon Nd values, although they also appear to have formed in an extensional setting. The Early Cambrian history of the two terranes is also very different, with clastic sediment deposition dominating in the Caledonia terrane while an active continental margin subduction zone developed on the Brookville terrane. A U-Pb (zircon) age of 539 ± 4 Ma shows that volcanic rocks in the Simpsons Island Formation in the New River terrane are early Cambrian, similar to the ages of some plutons of the Golden Grove Plutonic Suite. More petrological studies of the Simpsons Island Formation are needed to assess it tectonic setting and relationship to the older (ca. 555 Ma) Leavitts Head Formation and Ragged Falls Plutonic Suite. These units are chemically similar to one another, consistent with their inferred comagmatic relationship, and are interpreted to have formed in an extensional setting. They are more similar to ca. 555– 545 Ma volcanic and plutonic rocks of the Brookville terrane than to 560– 550 Ma volcanic and plutonic rocks of the Caledonia terrane, although all of these units apparently formed in extensional settings. Too few data are available from volcanic units in the northeastern part of the New River terrane (Lobster Brook Formation) to compare them to the Leavitts Head Formation or to assess their tectonic setting. A U-Pb age of 622 ± 2 Ma from the Blacks Harbour Granite in the southern part of the New River terrane is similar to previously reported ages from the Lingley Suite in the northeastern part of the terrane. More mapping and sampling are needed to define the extent of these ca. 625 Ma units in the New River terrane and assess their tectonic setting, although a subduction environment is suggested by the available data. RÉSUMÉ Les roches ignées du Protérozoïque tardif au Cambrien précoce constituent des éléments importants des terranes limités par des failles de Caledonia, de Brookville et de New River dans le Sud du Nouveau-Brunswick. Il a déjà été démontré que les roches volcaniques et plutoniques d'environ 620 Ma et de 560 à 550 Ma du terrane de Caledonia sont pétrologiquement semblables aux unités contemporaines ailleurs à l'intérieur du terrane d'Avalon, faisant partie, au sens strict, du nord de l'orogène des Appalaches. Par contraste, le cortège plutonique de Golden Grove et les roches volcaniques de la Formation de Dipper Harbour dans le terrane de Brookville sont essentiellement plus récentes; leurs âges varient entre 755 Ma et 525 Ma. Une nouvelle datation au U-Pb (à partir de zircon) signalée aux présentes confirme que la rhyolite de la Formation de Dipper Harbour s'est cristallisée vers 553±3 Ma, tout comme les unités plus anciennes du cortège plutonique de Golden Grove auxquelles ces roches ressemblent sur le plan chimique. Elles diffèrent toutefois du point de vue chimique des unités felsiques d'âge analogue du terrane de Caledonia, en présentant des concentrations plus élevées de K2O et de Rb, des concentrations inférieures de Na2O, et des valeurs Nd epsilon négatives, même si elles semblent s'être formées dans un cadre d'extension. Le passé des deux terranes au cours du Cambrien précoce est également très différent : un dépôt de sédiments clastiques prédomine dans le terrane de Caledonia, tandis qu'une zone active de subduction de la marge continentale s'est développée dans le terrane de Brookville. Une datation au U-Pb (à partir de zircon) situant les roches volcaniques de la Formation de Simpsons Island dans le terrane de New River à 539 ±4 Ma, révèle qu'elles remontent au Cambrien, ce qui leur confère des âges semblables à certains plutons du cortège plutonique de Golden Grove. Il faudrait réaliser d'autres études pétrologiques de la Formation de Simpsons Island pour évaluer son cadre tectonique et ses rapports avec la Formation plus ancienne (environ 555 Ma) de Leavitts Head et le cortège plutonique de Ragged Falls. Ces unités sont chimiquement semblables les unes aux autres, ce qui correspond à leur présumée relation comagmatique. Elles sont interprétées comme des unités s'étant formées dans un cadre d'extension. Elles ressemblent plus aux roches plutoniques et volcaniques d'environ 555 à 545 Ma du terrane de Brookville qu'aux roches plutoniques et volcaniques de 560 à 550 Ma du terrane de Caledonia, même si ces unités se sont apparemment constituées dans des cadres d'extension. On dispose de trop peu de données des unités volcaniques du nord-est du terrane de New River (Formation de Lobster Brook) pour les comparer à la Formation de Leavitts Head ou pour évaluer leur cadre tectonique. L'âge au U-Pb de 622 ±2 Ma du granite de Blacks Harbour dans le sud du terrane de New River est semblable aux âges précédemment signalés dans le cas du cortège de Lingley dans le nord-est du terrane. D'autres travaux de cartographie et d'échantillonnage s'avèrent nécessaires pour définir l'étendue de ces unités d'environ 625 Ma dans le terrane de New River ainsi que pour évaluer leur cadre tectonique, même si les données dont on dispose laissent supposer un environnement de subduction.

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