A Review of Proterozoic to Early Paleozoic Lithotectonic Terranes in New Brunswick, Canada and their Tectonic Evolution during Penobscot, Taconic, Salinic and Acadian Orogenesis

Leslie R. Fyffe, Susan C. Johnson, Cees R. van Staal

Abstract


Geological relationships preserved in the New Brunswick segment of the Appalachian orogen are key to deciphering the complex tectonic events that occurred during the closing of the Paleozoic Iapetus Ocean. These events can be explained in terms of geodynamic interactions between eight lithotectonic terranes. The first, the Caledonia terrane, comprises Neoproterozoic volcanic arc sequences and comagmatic plutons considered to form part of the microcontinent of Avalonia. The seven other terranes are associated with the microcontinent of Ganderia and consist of (1) Brookville terrane–Mesoproterozoic to Neoproterozoic platformal carbonates and Neoproterozoic to Early Cambrian plutonic rocks, (2) New River terrane–Neoproterozoic volcanic arc sequences and comagmatic plutons overlain by a Cambrian Penobscot volcanic arc sequence, (3) Annidale terrane–Upper Cambrian to lower Lower Ordovician Penobscot volcanic arc-backarc sequence and unconformably overlying upper Lower Ordovician volcanic sequence, (4) St. Croix terrane–Cambrian to Upper Ordovician sedimentary sequence deposited on the passive margin of the New River terrane, (5) Miramichi terrane–Cambrian to Lower Ordovician sedimentary sequence and unconform-ably overlying Middle to Upper Ordovician Tetagouche volcanic backarc sequence; and Lower to Middle Ordovician Meductic volcanic arc sequence, (6) Elmtree terrane–Middle to Upper Ordovician backarc ophiolitic sequence, and (7) Popelogan terrane–Middle to Upper Ordovician volcanic arc sequence.

In New Brunswick, closure of the Iapetus Ocean is attributed to four major tectonic episodes: (1) the Penobscot orogeny, which accreted the Miramichi, Annidale, and St. Croix terranes to the New River terrane on the trailing edge of Ganderia by closing a Penobscot backarc basin in the Early Ordovician, (2) the Taconic orogeny, which accreted the Popelogan terrane on the leading edge of Ganderia to the Laurentian margin in the Late Ordovician and effectively closed the main tract of the Iapetus Ocean, (3) the Salinic orogeny, which accreted the Elmtree and Miramichi terranes to the Laurentian margin by closing the Tetagouche backarc basin in the Silurian, and (4) the Acadian orogeny, which accreted the Caledonia terrane (Avalonia) to the Brookville and New River terranes on the trailing edge of Ganderia in the latest Silurian to earliest Devonian and in the process closed the last remaining oceanic tract in the northeastern Appalachians.

RÉSUMÉ

Les corrélations géologiques préservées dans la partie du Nouveau-Brunswick de l’orogène des Appalaches sont essentielles pour bien comprendre le déroulement des événements tectoniques complexes survenus au moment de la fermeture de l’océan Iapetus, pendant le Paléozoïque. Il est possible d’expliquer ces événements par des interactions géodynamiques entre huit terranes lithotectoniques. Le premier, soit le terrane calédonien, comprend des séquences d’arc volcanique et des plutons comagmatiques du Néoprotérozoïque dont on estime qu’ils faisaient partie du micro-continent Avalonia. Les sept autres terranes sont associés au microcontinent Ganderia et comprenaient les terranes que voici : (1) le terrane Brookville – formé de carbonates de plate-forme du Mésoprotérozoïque au Néoprotérozoïque et de roches plutoniques du Néoprotérozoïque au début du Cambrien; (2) le terrane New River – formé de séquences d’arc volcanique du Néoprotérozoïque et de plutons comagmatiques recouverts par une séquence d’arc volcanique de Penobscot du Cambrien; (3) le terrane Annidale – formé d’une séquence d’arc-arrière-arc volcanique de Penob-scot du Cambrien supérieur au début de l’Ordovicien inférieur, qui repose en discordance sur une séquence volcanique de la fin de l’Ordovicien inférieur; (4) le terrane Ste‑Croix – formé d’une séquence sédimentaire du Cambrien à l’Ordovicien supérieur, déposée sur la marge passive du terrane New River; (5) le terrane Miramichi – formé d’une séquence sédimentaire du Cambrien à l’Ordovicien inférieur, qui repose en discordance sur une séquence d’arrière-arc volcanique de Tetagouche de l’Ordovicien intermédiaire à supérieur, et sur une séquence d’arc volcanique de Meductic de l’Ordovicien inférieur à intermédiaire; (6) le terrane Elmtree – formé par un cortège d’arrière-arc ophiolitique de l’Ordovicien intermédiaire à supérieur; et (7) le terrane Popelogan – formé par une séquence d’arc volcanique de l’Ordovicien intermédiaire à supérieur.

Au Nouveau-Brunswick, la fermeture de l’océan Iapetus est attribuée à quatre épisodes tectoniques majeurs : (1) l’orogenèse Penobscot, qui a formé le terrane New River par accrétion des terranes Miramichi, Annidale et Ste‑Croix, sur le flanc résiduel de Ganderia, par la fermeture du bassin marginal de Penobscot au début de l’Ordovicien; (2) l’orogenèse taconique qui a formé le terrane Popelogan par accrétion sur la marge laurentienne de la partie frontale de la nappe de Ganderia à la fin de l’Ordovicien, ce qui a effectivement ceinturé définitivement la principale étendue de l’océan Iapetus; (3) l’orogenèse salinique, qui a formé par accrétion les terranes Elmtree et Miramichi sur la marge laurentienne, par la fermeture du bassin marginal de Tetagouche au cours du Silurien; et (4) l’orogenèse acadienne, qui a formé le terrane calédonien (microcontinent Avalonia) par accrétion sur les terranes Brookville et New River, sur le flanc résiduel de Ganderia, entre la fin du Silurien et le début de Dévonien; au cours de cette période, les dernières traces d’océan ont disparu du nord-est des Appalaches.

[Traduit par la redaction]

Keywords


orogenesis: tectonics: stratigraphy; New Brunswick

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DOI: https://doi.org/10.4138/atlgeol.2011.010