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Rivers, Toby, trivers@sparky2.esd.mun.ca, Department of Earth Sciences, Memorial University, St. John's, NF, A1B 3X5
En dépit de la déformation et du métamorphisme de forte intensité pendant l'orogénèse grenvillienne, il y a évidence convainquante pour l'éxistence d'un arc magmatique sur la marge continentale de Laurentia pendant le Mésoprotérozoïque ( 1500-1220 Ma). Cet arc est caractérisé par des roches calco-alcalines plutoniques, gabbroïques à granitiqes en composition, incluant du monzonite quartzifère, monzodiorite, granodiorite et tonalite. Les données disponibles indiquent que l'arc était au moins 200 km de large et s'étendait à travers la province de Grenville de Labrador, Québec et Ontario à New York. Au sud-ouest de la province de Grenville, l'arc continue dans le sous-surface des EU centrales, où il est connu comme le Granite-Rhyolite Belt. Plus au sud-ouest, l'arc ré-apparaît dans le Llano Uplift de Texas, une distance de plus de 4000 km, suggèrant que l'arc était de proportions andines. Dans ce contexte, les unités supracrustales et plutoniques contemporaines, qui se trouvent sur le côté continentale de l'arc, sont interprétées comme de dépots arrière-arc qui étaient développés sur et dans la croûte continentale et océanique localisée derrière l'arc (Rivers 1997).
Suivant un modèle développé pour l'évolution des dépôts arrière-arc Mésozoïques dans les Andes, les éléments lithologiques caractéristiques des étapes spécifiques du développement d'un arrière-arc ont été reconnus dans le province de Grenville. Ils incluent: (1) des essaims de dykes mafiques paralles à l'arc; (2) des roches volcaniques bimodales associées avec des sédiments continentaux; (3) des basaltes continentaux; (4) des basaltes en coussins associés avec des sédiments marins; et (5) des restants d'un ophiolite. La séquence 1 à 5 implique un élargement progressif de l'arrière-arc. Les étapes 1 à 3 documentent l'éxtension initiale de la croûte continentale derrière l'arc, l'établissement de volcanisme continental mafique et felsique et la sédimentation contemporaine dans un bassin continentale arrière-arc. L'étape 4 indique l'enfoncement du bassin continentale arrière-arc au dessous du niveau de la mer; en revanche, l'étape 5 implique le développement de croûte océanique.
Dans la province de Grenville et les provinces adjacentes au nord, l'étape (1) est répresentée par quelques essaims de dykes mafiques, tous au Labrador, incluant les gabbros de Shabogamo et Michael ( 1450-1430 Ma), et les dykes de Harp (1270 Ma) et de Mealy (1250 Ma). Tous sont des tholéiites continentales, avec des signatures géochimiques sous-alcalines transitionelles à alcalines. L'intensité du métamorphisme de ces unités est variable. Les dykes de Harp, qui se trouvent en dehors de la province de Grenville, et les dykes de Mealy, sont quasiment non-métamorphisés, alors que les gabbros de Michael et Shabogamo sont métamorphisés au faciès schiste vert à granulite.
L'étape (2) est répresentée par le supergroupe de Wakeham, situé au Québec de l'est, qui comprend des volcaniques rhyolitiques faiblement alcalines, des sills tholéiitiques et des abondants dépots arkosiques. Le séquence est clairement continental, mais son âge n'est pas bien défini. Dans la partie est, la séquence apparaît d'avoir un âge de 1600 Ma, mais dans la partie ouest il a été daté à 1280-1240 Ma. Quoique le supergroupe est polydéformée, l'intensité du métamorphisme est relativement faible, du faciès schiste vert à amphibolite inférieur.
Le groupe de Seal Lake en Labrador, qui comprend une séquence continentale clastique avec des sédiments fluviales, des basaltes continentaux volumineux et sills des mafiques, réprésente l'étape (3). Il est daté à 1250-1220 Ma. La partie sud du groupe de Seal Lake est imbriquée dans une ceinture de charriage ductile, avec métamorphisme atteignant le faciès schiste vert.
L'étape (4) est répresentée par deux groups distincts, le Sand Bay gneiss association en Ontario et les successions du Central Metasedimentary Belt (CMB) dans le sud de l'Ontario et Québec et le nord de New York. Le Sand Bay gneiss association comprend une succession mince d'unités imbriquées, métamorphisées au faciès amphibolite supérieure, dont les protoliths sont interprétés d'être des métasédiments continentaux et marins et des métavolcaniques felsiques et mafiques. Leur âge n'est pas précisement établi, mais ils sont interprétés d'avoir été développés entre 1400-1320 Ma. Le CMB représente la partie le plus accessible est probablement la mieux connue de la province de Grenville. Il comprend des successions lithologiques imbriquées, composées de volcaniques mafiques en coussin, volcaniques felsiques, sédiments volcanogéniques, avec de marbre et quartzite abondant, qui sont développées entre 1300-1220 Ma. Le signature géochimique des roches volcaniques et plutoniques du CMB suggère qu'elles étaient contaminées par croûte continentale, et la distribution des unités supracrustales suggère l'éxistence d'au moins deux bassins arrière-arc, chaqu'u avec son propre caractère sédimentologique et volcanique. Le CMB constitue un empilement de nappes ductiles, dont l'intensite métamorphique varie du faciès schiste vert à granulite.
L'étape (5) est répresenté par les restants, récemment reconnues, de la partie mantellique d'un ophiolite dans le CMB. La présence d'un ophiolite implique que la largeur de l'arrière-arc était suffisante pour le développement d'un bassin marginal avec de croûte océanique à la base. La présence des roches volcaniques et plutoniques calco-alcalines dans le CMB, qui sont interprétées d'avoir été développées au dessus d'un zone de subduction pendant la fermeture de ce bassin marginale de courte durée, est aussi compatible avec la presence de croûte océanique.
Ces séquences d'arrièrre-arc se trouvent à travers la province de Grenville et varient en âge de ?1600 et 1450-1220 Ma. Ceci suggère qu'il y a eu plusieurs épisodes d'extension arrière-arc dans la province de Grenville pendant le Mésoprotérozoïque, dont la durée et l'éxtension ont été cependant limitées. Seulement dans le sud-est de la province, la largeur de l'arrière-arc a été suffisant pour le développement d'un bassin marginal avec de croûte océanique. Ce bassin était peut-être quelques centaines de kilomètres de large au maximum, est il a durée pendant 50-80 Ma.
L'orogénèse grenvillienne ( 1220-980 Ma) était une collision continentale qui a eu comme résultat la formation d'un empilement de nappes et le doublement de l'épaisseur de la croûte dans la plupart de l'orogène. Au moins trois pulsations de charriage vers le nord-ouest ont étaient reconnus, chaqu'un étant suivi par une période d'extension. Les bassins Mésoprotérozoïques arrière-arc, continentaux et océaniques, ont été largement inversés et imbriqués avec leur socle pendant ces trois pulsations de racoursissement crustale, avec leur intensité de métamorphisme et état de préservation étant fonction de leur position dans la croûte avant de déplacement le long des failles normales tardives.
Référence
RIVERS, T., 1997. Lithotectonic elements of the Grenville Province: review and tectonic implications. Precambrian Research, 86, 117-154.