Datation U-Pb de minéraux détritiques dans les groupes d'Oak Hill et de Saint-Roch, et implications pour l'histoire de fragmentation de Rodinia dans les Appalaches du sud du Québec

Le développement précoce du rift de l’océan Iapetus et de la marge passive laurentienne est enregistré dans les unités volcano-sédimentaires datant du Néoprotérozoïque tardif au Cambrien précoce dans les groupes d'Oak Hill et de Saint-Roch dans les Appalaches du Québec et du Vermont. Ces roches sont des archives du cadre paléogéographique local, de l'identité des blocs continentaux adjacents et des vestiges des épisodes de rifting de l'histoire de l'éclatement de Rodinia. L’objectif des travaux présentés dans ce mémoire est d’investiguer l’âge de mise en place et la provenance des sédiments dans la succession de rift au sein de ces deux groupes, afin de comprendre l’histoire de la fragmentation de Rodinia dans cette partie de la marge Laurentienne. La géochronologie U-Pb sur zircons ignés et zircons et monazites détritiques par LA-ICP-MS est employée pour déterminer l’âge de l’unité volcanique à la base de la succession de rift et investiguer la variation des sources de sédiments entre le début du développement du bassin de rift et la transition vers un contexte de marge passive. Au total, 607 âges concordants allant de 2485 ± 17 Ma à 526 ± 14 Ma ont été générés à partir de l’analyse d’échantillons provenant des régions de Waterloo, Sutton et Saint-Sylvestre dans le sud du Québec. Un âge concordia de 548 ± 6 Ma a été calculé pour une roche volcanique felsique de la Formation de Tibbit Hill, à la base du Groupe d'Oak Hill, et est en accord avec un âge CA-ID-TIMS publié antérieurement. Les spectres d'âges de zircons détritiques de deux échantillons provenant de la Formation de Pinnacle, l'unité de grès basale du Groupe d'Oak Hill, montrent tous les deux des pics autour de 1430-1400 Ma et 1190-1160 Ma. L’échantillon de la Formation de Pinnacle de la région de Sutton présente également des pics d'âges à ∼660 Ma et ∼1750 Ma, respectivement définis par des dates allant de 696 ± 11 Ma à 640 ± 18 Ma, et de 1784 ± 19 Ma à 1741 ± 20 Ma. Les roches sédimentaires plus jeunes du Groupe d'Oak Hill présentent une plus grande variété d'âges mésoprotérozoïques et une atténuation des signatures de 660 Ma et 1750 Ma. L'échantillon du Groupe de Saint-Roch présente des pics d'âges de zircons et de monazites à 1120 Ma et 1040 Ma respectivement. La distribution des âges détritiques de la Formation de Pinnacle est dominée par des dates caractéristiques de la ceinture de Frontenac-Adirondack dans la Province de Grenville adjacente, ce qui suggère une contribution majeure de l'érosion du socle local, une caractéristique typique des sédiments synrift précoces déposés dans des demi-grabens en développement. Cependant, les zircons détritiques de 700-640 Ma, 1400 Ma et 1750 Ma de la Formation de Pinnacle de Sutton ne peuvent s'expliquer par une provenance du socle Grenvillien exposé immédiatement à l'ouest de cette région. En particulier, les zircons détritiques de 700-640 Ma sont rares dans la marge Laurentienne et beaucoup plus fréquents dans les terranes interprétés comme péri-gondwaniens, tels que la Formation de Moretown. Dans la Formation de Pinnacle de Sutton, cette signature pourrait provenir de l'érosion de roches magmatiques liée au rift de l'océan Puncoviscana, qui s'est ouvert avant l’océan Iapetus. Pour expliquer la présence des signatures de 700-640 Ma, 1400 Ma et 1750 Ma à la base de la succession de rift de la marge Laurentienne dans la région de Sutton, trois options de provenance sont présentées. Premièrement, leurs sources pourraient être situées dans le bloc d'Arequipa-Antofalla, qui était adjacent à la zone d'étude entre la fin de l'orogenèse Grenvillienne et l'ouverture de l’océan Iapetus. Deuxièmement, leurs sources peuvent être présentes dans le socle Laurentien adjacent et sous-jacent à la Plate-forme du Saint-Laurent et aux Appalaches du sud du Québec. La partie du socle aujourd’hui recouverte était probablement exposée pendant la déposition de la Formation de Pinnacle, mais fut ensuite recouverte par des sédiments plus jeunes de la succession de rift. La Formation de Pinnacle de Sutton pourrait être partiellement composée de sédiments transportés de régions distales du socle Laurentien jusqu’à Sutton avant même le début du développement du bassin de rift de l’océan Iapetus. Troisièmement, leurs sources pourraient se trouver dans le socle Laurentien adjacent et sous-jacent aux Appalaches du Sud près des provinces de Blue Ridge et de Granite-Rhyolite, et un important système fluvial s'écoulant vers le nord pourrait avoir transporté des produits d'érosion de ces domaines jusqu'au site de sédimentation de la Formation de Pinnacle près de Sutton. D'autres travaux sont nécessaires pour déterminer l'option à privilégier. La plus grande variété d'âges mésoprotérozoïques dans les unités plus jeunes de la succession de rift du Groupe d'Oak Hill reflète le remplissage des demi-grabens dans le bassin de rift, permettant une dispersion sans contrainte de sédiments provenant de l'intérieur de la ceinture Grenvillienne sur la marge Laurentienne, bien que certaines parties du bassin de rift aient pu demeurer limitées à un apport de sédiments d'origine locale jusqu'à la transition rift-drift, comme le suggèrent les zircons et monazites détritiques du Groupe de Saint-Roch. \n_____________________________________________________________________________ \nMOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Appalaches du Québec et du Vermont, géochronologie U-Pb sur zircon détritique, marge Laurentienne, bassin de rift, océan Iapetus, fragmentation de Rodinia

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