The Precambrian mafic magmatism of the Northeastern Superior Province, Canada

• Main Author: Maurice, Charles
• Other Authors: Donald M Francis (Internal/Supervisor)
• Format: Thesis
• Language: English
• Published: McGill University 2009
• Subjects: Earth Sciences - Geochemistry; Hudson Bay; Canada; Hudson; Baie d'Hudson; Baie-d'Hudson; Rivière Arnaud
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=66736

Major, trace and rare earth elements (REE), along with Nd isotopes and U-Pb ages, were determined for Archean greenstone belts (2.88-2.72 Ga) and Paleoproterozoic mafic dyke swarms (2.51-2.00 Ga) of the Northeastern Superior Province (NESP) of Canada in order to gain insights on the nature of mafic magmas across the Precambrian. Geographically separate, but coeval (2.78 Ga), greenstone assemblages with distinctive Fe-tholeiites occur across a large surface area of the NESP. This geographic separation, along with the numerous inheritance ages of greenstone lithologies that replicate those of older volcanic-plutonic assemblages, are consistent with these belts being the remnants of an extensive autochthonous mafic volcanic cover sequence. An increase of Th/Nb ratios in light REE-enriched basalts reflects a change in the nature of coeval crustal contaminants, from tonalite-trondhjemite prior to 2.75 Ga, to granite-granodiorite afterwards. The isotopically-enriched character of these magmas after 2.75 Ga implies more extensive contamination by a felsic crust affected by regional partial melting, succeeding the amalgamation of the Hudson Bay (TDM 4.3-3.1 Ga) and Rivière Arnaud (TDM < 3.1 Ga) terranes. Paleoproterozoic mafic dyke swarms follow the stabilization of the Archean crust. The magmas of most dykes are sourced in fertile lherzolite at ~1.5 GPa, but others are either sourced from deep (~5 GPa) lherzolite or pyroxenite, Fe-rich mantle, or harzburgite. The presence of all dyke types within the older Hudson Bay Terrane reflects the heterogeneous nature of its lithospheric mantle. All contain a crustal component in the form of an increase in La/Yb with Zr/Nb ratios, and negative eNd values. In contrast, voluminous 2.2 Ga dykes of the Rivière Arnaud Terrane display an increase in La/Yb with a decrease in Zr/Nb ratios, and positive eNd values indicative of an alkaline mantle component similar to that of Pa Les éléments majeurs, traces et du groupe des terres rares (ÉTR), ainsi que les isotopes du Nd et des âges U-Pb, ont été déterminés pour les ceintures de roches vertes archéennes (2.88-2.72 Ga) et pour les essaims de dykes mafiques paléoprotérozoïques (2.51-2.00 Ga) du nord-est de la Province du Supérieur (NEPS) du Canada, afin de définir la nature des magmas mafiques au Précambrien. Dans les ceintures de roches vertes archéennes, des assemblages géographiquement séparés, mais contemporains (2.78 Ga) et contenant des tholéiites ferrifères distinctives, sont reconnus sur une large portion du NEPS. Cette séparation géographique, ainsi que les nombreux âges hérités qui répliquent ceux des assemblages volcano-plutoniques anciens, suggèrent que ces ceintures représentent les lambeaux d'une séquence volcanique mafique autochtone ayant couvert une grande surface. Une augmentation des rapports Th/Nb des basaltes enrichis en ÉTR légers reflète un changement de la nature de leurs contaminants crustaux, de tonalite-trondhjémite avant 2.75 Ga, à granite-granodiorite ensuite. L'enrichissement isotopique de ces magmas après 2.75 Ga implique une contamination plus importante par une croûte felsique affectée par une fusion partielle régionale, résultant de la collision des terranes de la Baie d'Hudson (TDM 4.3-3.1 Ga) et de la Rivière Arnaud (TDM < 3.1 Ga).Les essaims de dykes mafiques paléoprotérozoïques succèdent à la stabilisation de la croûte archéenne. Les magmas de la plupart de ces dykes prennent leur source dans un manteau lherzolitique à ~1.5 GPa, mais d'autres proviennent soit d'un manteau lherzolitique ou pyroxenitique plus profond (~5 GPa), d'un manteau riche en Fe, ou d'un manteau harzburgitique. La présence de tous ces dykes dans le Terrane de la Baie d'Hudson reflète la nature hétérogène du manteau lithosphérique. Tous contiennent un composant crustal