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Articles

Vol 37 No 2/3 (2001)

Geochemistry, provenance, and tectonic significance of sedimentary rocks of the Middle to Late Devonian McArras Brook and Visean Martin Road formations, Merigomish Subbasin, northern Antigonish Highlands, Nova Scotia

DOI
https://doi.org/10.4138/1977
Submitted
November 2, 2006
Published
October 1, 2001

Abstract

The Merigomish Subbasin occurs along the southern Hank of the composite Late Devonian Permian Maritimes Basin of Atlantic Canada. The subbasin consists predominantly of Viséan to Westphalian clastic rocks that overlie Middle to Late Devonian basalt and continental clastic rocks of the McArras Brook Formation. The McArras Brook Formation is unconformably overlain by a 120 meter thick Late Viséan clastic sequence of the Martin Road Formation, which represents the oldest rocks deposited in the Merigomish Subbasin. Geochemical and isotopic attributes of representative samples of the clastic rocks in the McArras Brook and Martin Road formations were investigated in order to constrain their respective provenance and to investigate the regional tectonic significance of the angular unconformity that separates them. The clastic rocks selected for analysis have clast sizes ranging from 1 to 4 mm in diameter. The geochemistry and isotopic signatures of the clastic rocks in these formations are so similar that they are interpreted to have been derived from the same source region. Both formations are characterized by a limited range in Si2: (65 78 wt. %), wider ranges in other major elements such as MgO and Fe203 relatively constant Tb/Nb. moderate LREE enrichment (La/Smn - 3 6 1.1), relatively flat HREE patterns (Tb/Ybn = 1.3-1.4) strongly negative εNd values (-6 5 to -7.7. calculated for a 320 Ma depositional age), and high TDM values (ranging from ca.1.5 to 16 Ga) Taken together, the geochemical and isotopic signature of the McArras Brook and Martin Road formations suggest that they were predominantly derived from local Silurian siliciclaslic rocks of the Arisaig Group in the Antigonish Highlands. The isotopic data also suggest an important contribution from the Meguma terrane to the south The data are compatible with local sources, and ihe geochemical similarity between ihc McArras Brook and Martin Road formations suggests that the angular unconformity that separates them is of local, rather than regional, significance. RÉSUMÉ Le sous-basstn de Merigomish longe le flanc meridional du bassin composite du Dévonien tardif-Permien des Maritimes dans les provinces de l'Atlantique le sous-bassin est principalement constitué de roches clastiques du Viséen au Weslphalien recouvrant des roches clastiques connentales et des basaltes du Dévonian moyen à tardif de la Formation de McArras Brook. La Formation de McArras Brook est recouverte de façon discordante d'une séquence clastique de 120 mêtres d'épaisseur du Viséen tardif de la Formation de Martin Road, qui représente les roches les plus agees s'étant déposées dans le sous-bassin de Merigomish. On a analysé les attributs gèochimiques et isotopiques d'échantillons représentatifs des roches clasiiques des formations de McArras Brook et de Martin Road pour circonscrire leurs provenances respectives el éludier la portéc tectonque régionale de la discordance angulaire les séparant. Les roches clastiques sélectionnées aux fins de I'analysr présentent des clastes done la taille vane entre un el quatre millimètres de diamètre Les signatures gèochimiques el isotopiques des roches clastiques de ces formations sonl tellement similaires qu'on les intcrpèle comme des roches provenant de la même réegion d'ongmc. Les deux formations se caractérisent par un écart de valeurs limilé de SiO2; (65 à 78% pds), des écarts de valeurs plus importants des aulres principaux éléments comme 1e MgO et le Fe2O3 une teneur relativement constanle en Tb/Nb, un ennchisscment modéré en éléments de terres rares legers (La/Smn, -3.6 1.1), des concentrations relativemcnt stables d'éléments de terres rares lourds (Tb Ybn 1.3 1.4), des valeurs de εNd fortement négatives (de 6.5 à 7.7. d'aprés un áge de sédimentation de 320 Ma), et des valeurs de TDM élevées (variant entre environ 1.5 et 1.6 Ga). Lorsqu'on les considére ensemble, les signatures gèochimiques et isotopiques des fotmations de McArras Brook et de Martin Road pennettent de supposer que le matériel des formations provient principalemenl de roches siheoelastiqucs silunennes du groupe d'Arisaig dans les massifs d'Antigonish. Les données isotopiques évoqucnl en outre une contribution importante du terrane de Mcguma au sud. Les données sont compatibles avec les sources locales et la similarié gèochinuque entre les formations de McArras Brook et de Martin Road larsse supposer que la discordance angulaire qui les sépare a une portée locale plulôt que régionale Traduit par la rédaction