Evidence for post-Acadian through Alleghanian deformation in eastern Maine: multiple brittle reactivation of the Norumbega Fault system

Authors

  • Chunzeng Wang Department of Geology and Geography, Hunter College (CUNY), 695 Park Avenue, New York, NY 10021, U.S.A.
  • Allan Ludman School of Earth and Environmental Sciences, Queens College (CUNY), Flushing, NY 11367, U.S.A.

DOI:

https://doi.org/10.4138/1254

Abstract

Detailed mapping in eastern and east-central Maine reveals a complex history of multiple brittle reactivations along the Norumbega fault system (NFS) following initial late Acadian (380 Ma) ductile shearing. Three distinct episodes of brittle faulting are now recognized, each characterized by a unique combination of fault kinematics and dynamics. These three events record a previously poorly-known part of northern Appalachian history — the transition from Acadian stress regimes related to one set of plate collisions to Alleghanian stresses associated with very different plate interactions. Although NFS ductile strain was partitioned into three major high-strain zones in eastern Maine, only the central Waite zone experienced significant post-Acadian brittle deformation. The Waite zone is therefore considered the master fault for the brittle reactivations. All post-Acadian redbed exposures are located in the Waite zone, including two new fault-bounded slivers discovered during this study. The first two brittle faulting episodes predated deposition of the post-Acadian redbeds and both involved dextral strike-slip motion although episode 1 also had a significant dip-slip component. Episode 2 was responsible for the formation of the post-Acadian (Carboniferous?) redbed basins, possibly through a pull-apart mechanism. Brittle episodes 1 and 2 probably occurred in late Devonian through Mississippian times. Oblique (reverse-sinistral) faulting during episode 3 deformed the redbeds and is attributed to the Permian Alleghanian orogeny. Paleostress analyses based on abundant outcrop-scale conjugate faults suggest that the maximum principal stress (఼1) for the three brittle episodes rotated counterclockwise from a WNW — ESE orientation during episode 1 to NE — SW for episode 2 and changed to N-S for episode 3. RESUMÉ La cartographie détaillée de l'Est et du centre-est du Maine révèle un passé complexe de rétablissements fragiles multiples le long du système de failles de Norumbega (SFN) à la suite du cisaillement ductile initial de l'Acadien tardif (380 Ma). On reconnaît maintenant trois épisodes distincts de formation de failles fragiles, caractérisés chacun par une combinaison unique de la cinématique et de la dynamique des failles. Ces trois épisodes ont enregistré une tranche auparavant mal connue du passé du nord des Appalaches : la transition des régimes de contrainte acadiens apparentés à une série de collisions de plaques, aux contraintes alléghaniennes associées à des interactions entre plaques très différentes. Même si la déformation ductile du SFN a été segmentée en trois zones principales à forte contrainte dans l'Est du Maine, seule la zone centrale de Waite a subi une déformation fragile prononcée après l'Acadien. La zone de Waite est par conséquent considérée comme la faille maîtresse des rétablissements fragiles. Tous les affleurements de couches rouges ultérieurs à l'Acadien se situent dans la zone de Waite, notamment deux nouvelles tranches délimitées par des failles découvertes au cours de la présente étude. Les deux premiers épisodes de formation de failles cassantes ont précédé la sédimentation des couches rouges ultérieures à l'Acadien et ont tous deux comporté un coulissage dextre, bien que le premier épisode ait en plus présenté un rejet incliné marqué. Le second épisode a entraîné la formation des bassins de couches rouges ultérieurs à l'Acadien (Carbonifère?), possiblement en vertu d'un phénomène d'extension. Les deux premiers épisodes fragiles sont probablement survenus au cours du Dévonien tardif à l'époque du Mississippien. La formation de failles diagonales (inverses-senestres) au cours du troisième épisode a déformé les couches rouges; on l'attribue à l'orogenèse alléghanienne du Permien. Des analyses des paléocontraintes basées sur les failles conjuguées d'affleurement abondantes permettent de supposer que la contrainte principale maximale (఼1) des trois épisodes fragiles a pivoté dans le sens antihoraire, passant d'une orientation ONO-ESE au cours du premier épisode, au NE—SO au cours du deuxième épisode, puis au N-S au cours du troisième épisode.

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Published

2003-01-01

How to Cite

Wang, C., & Ludman, A. (2003). Evidence for post-Acadian through Alleghanian deformation in eastern Maine: multiple brittle reactivation of the Norumbega Fault system. Atlantic Geology, 38(1). https://doi.org/10.4138/1254

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