Petrology, age, and tectonic setting of The Wolves Pluton: implications for Appalachian terranes in the western Bay of Fundy region

Heather A. Wolczanski, Sandra M. Barr, Brent V. Miller

Abstract


The Wolves Islands are located in the Bay of Fundy, approximately 10 km offshore from mainland southwestern New Brunswick. They consist mainly of monzodiorite, gradational to diorite, quartz diorite, and quartz monzodiorite, with minor tonalite and quartz monzonite, herein termed collectively The Wolves Pluton. Finer grained dioritic xenoliths are abundant in all the units. Rare syenite dykes and scattered mafic dykes intrude the pluton. Samples from monzodiorite unit have silica concentrations ranging from 47.6% to 59.6% whereas tonalite quartz monzonite samples are more felsic (65.4% to 73.3%, and about 69%, respectively). The xenoliths are generally similar in mineralogy and chemical composition to the dioritic part of the monzodiorite unit, although finer grained, and range in silica concentration from 49.2% to 54.7%. Based on continuity and similarity of chemical trends and patterns, the monzodiorite, tonalite, and quartz monzonite, as well as the xenoliths, are interpreted to be co-magmatic. They constitute a calc-alkalic, I-type granitoid suite that likely formed in a volcanic arc setting. A sample of quartz monzodiorite from East Wolf Island yielded an Early Silurian U-Pb age of 436.4 ± 1.2 Ma, showing that The Wolves are not related to the Late Neoproterozoic to Early Cambrian plutonic rocks of the Caledonia, Brookville, and New River terranes, and Grand Manan Island. They are older than plutons of the Coastal Maine Magmatic Province. The best match in age is with Lower Silurian volcanic and granitic units of the Kingston terrane; although the rocks on The Wolves differ petrologically from those of the Kingston terrane, chemical and Sm-Nd isotopic similarities suggest that The Wolves Pluton might represent a deeper part of the Kingston volcanic arc.


Résumé
Les îles appelées The Wolves sont situées dans la baie de Fundy, à une dizaine de kilomètres au large de la partie intérieure du Sud-Ouest du Nouveau-Brunswick. Elles reposent sur une unité de jotunite passant graduellement à de la diorite, de la diorite quartzique et de la jotunite quartzique, accompagnée d’une unité secondaire de tonalite et d’adamellite, collectivement appelées dans le présent résumé le pluton The Wolves. Les xénolites dioritiques à grains plus fins sont abondants dans toutes les unités. De rares dykes syénitiques et des dykes mafiques dispersés pénètrent le pluton. Les échantillons de l’unité de jotunite renferment des concentrations de silice variant entre 47,6% et 59,6% (en moyenne 54,5%), tandis que les chantillons de tonalite comportent des concentrations supérieures de SiO2 variant entre 65,4% et 73,3% (en moyenne 69,6%) et que deux échantillons d’adamellite renferment environ 69% de SiO2. Même si les xénolites présentent des grains plus fins, ils ont généralement une composition minéralogique et chimique similaire (49,2 à 54,7% de SiO2) à la partie dioritique de l’unité de jotunite. S’appuyant sur la continuité et la similarité des tendances et des configurations chimiques, on interprète la jotunite, la tonalité et l’adamellite, tout comme les xénolites dioritiques, en tant qu’éléments comagmatiques. Ils constituent un cortège granitique de type intrusif, calco-alcalin, qui s’est probablement formé dans une zone de subduction. Un échantillon de jotunite de l’île East Wolf a donné par datation U-Pb un âge du Silurien précoce de 436,4 ± 1,2 Ma, ce qui évèle que le pluton The Wolves n’est pas apparenté aux roches plutoniques du Néoprotérozoïque tardif au Cambrien précoce des terranes de Caledonia, de Brookville et de New River ni à l’île Grand Manan. Les îles sont plus âgées que les plutons du Silurien tardif au Dévonien de la province magmatique de la côte du Maine. Le meilleur jumelage possible selon l’âge est celui avec les unités volcaniques et granitiques du Silurien inférieur du terrane de Kingston, même si les roches du pluton The Wolves diffèrent du point de vue pétrologique du granite essentiellement à grains fins typiquement dénudé dans le terrane de Kingston. La similarité de l’âge et le cadre tectonique présumé, ainsi que leurs signatures epsilon Nd positives similaires, laissent supposer que le pluton The Wolves pourrait représenter une partie plus profonde de l’arc volcanique de Kingston. Le cas échéant, l’emplacement du pluton The Wolves nécessite apparemment un décalage senestre du terrain de Kingston vers le sud-est.

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DOI: https://doi.org/10.4138/2378