A petrochemical study of basaltic layering at Henley Harbour, Labrador, using multidimensional scaling - Greenough, John D.; Owen, J. Victor (Atlantic Geoscience, 2003)
Lack of internal textural evidence for flow tops and small chemical variability among late Proterozoic basalt samples suggest the presence of a single flow at Henley Harbour, Labrador, Canada, despite spectacular, m-scale layering in outcrop. Total chemical variation just slightly exceeds analytical uncertainty for many elements. Multidimensional scaling (MDS) enhances "effective" analytical precision by allowing all data (elements and samples) to be compared simultaneously. Scaling of elements reveals element associations/patterns consistent with igneous controls on distribution, even for alteration-sensitive (Na, K, Sr) elements. MDS also shows that the m-scale layering has a chemical fingerprint. However, to explain chemical variability between layers using mass balance calculations and averaged whole-rock data requires unreasonable (low temperature) phenocryst compositions. Textural features of the m-scale layering record changes in cooling regime between the bottom and center of the flow but chemical variation may reflect changing magma compositions during formation of an inflated flow. However, mass balance calculations suggest that large-scale chemical variation reflects the migration of residual liquid, perhaps as vesicle plumes, within an initially chemically homogeneous flow. Low in the flow (layer 1), metres-long but cm-scale raised and eroded subhorizontal "bands" superficially resemble segregation veins but lack coarse-grained textures. MDS confirms that raised and eroded samples are chemically distinct. Mass balance indicates that banding is not related to phenocryst percentages but may reflect the abundance of a residual liquid resembling the liquid explaining compositional variation between large-scale layers. Alignment of microlites and variations in the quantity of altered residual-liquid glass suggest that banding is related to magma movement during extrusion. It is possible that banding of this type has not been recognized before. RESUMÉ L’absence d’attestation texturale interne des sommets d’écoulement et la faible variabilité chimique entre les échantillons de basalte du Protérozoïque tardif laissent supposer la présence d’un écoulement unique à Henley Harbour, Labrador, Canada, malgré la stratification spectaculaire à moyenne échelle de l’affleurement. La variation totale des compositions chimiques dépasse tout juste légèrement l’incertitude analytique de nombreux éléments. L’analyse multidimensionnelle (AMD) améliore la précision analytique « effective » en permettant une comparaison simultanée de toutes les données (éléments et échantillons). L’analyse des éléments révèle des associations/dispositions d’éléments correspondant à des contrôles ignés de la répartition, même dans le cas des éléments sensibles à l’altération (Na, K, Sr). L’AMD révèle par ailleurs que la stratification à moyenne échelle présente une empreinte chimique. L’explication de la variabilité chimique entre les couches au moyen de calculs du bilan pondéral et de moyennes des données sur la roche totale nécessite cependant des compositions de phénocristaux excessives (basse température). Les caractéristiques texturales du fil de stratification à moyenne échelle changent en régime de refroidissement entre le fond et le centre de l’écoulement, mais la variation des compositions chimiques peut correspondre à des compositions magmatiques changeantes pendant la formation d’un écoulement gonflé. Les calculs du bilan pondéral laissent toutefois supposer que la variation des compositions chimiques à grande échelle témoigne de la migration de liquides résiduels, peut-être sous forme de panaches de vacuoles à l’intérieur d’un écoulement initialement homogène du point de vue chimique. Au bas de l’écoulement (première strate), des « bandes » subhorizontales de plusieurs mètres de longueur mais érodées et soulevées de quelques centimètres ressemblent superficiellement à des filons d’exsudation mais sont dépourvues de textures à grain grossier. L’AMD confirme que les échantillons soulevés et erodes sont chimiquement distincts. Le bilan pondéral révèle que le rubanement n’est pas lié au pourcentage de phénocristaux, mais qu’il témoigne de l’abondance d’un liquide résiduel ressemblant au liquide expliquant la variation des compositions entre les strates à grande échelle. L’alignement des microlites et les variations de la quantité de verre soluble résiduel altéré laissent supposer que le rubanement est apparenté à un déplacement magmatique survenu pendant l’extrusion. Il est possible qu’on n’ait pas décelé un rubanement de ce genre auparavant.