Contrasting mineral isograd sequences in metabasites of the Cape Smith Belt, northern Québec, Canada: three new bathograds for mafic rocks |
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| Authors: | N J BÉGIN |
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| Institution: | Department of Geological Sciences, Queen's University, Kingston, Ontario, Canada, K7L 3N6 |
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| Abstract: | Regional-scale mapping of index-mineral isograds in mafic units of the early Proterozoic Cape Smith Thrust Belt (northern Québec) has revealed contrasting pressure-temperature regimes associated with two distinct structural domains. In the southern domain, crustal thickening was accomplished by early, piggy-back thrust faults. Isograds cross-cut the thrusts, indicating that thermal-peak mineral growth outlasted deformation associated with early imbrication. Mineral zones are: (1) actinolite (Act) + albite (Alb); (2) hornblende (Hbl) + Act + Alb; (3) Hbl + Act + oligoclase (Oli); (4) Hbl + Oli; and (5) garnet (Grt) or clinopyroxene + Hbl + Oli-andesine. The oligoclase isograd occurs at higher grade than the hornblende isograd, a sequence typical of medium-pressure terranes (5–7 kbar). An Hbl-Alb bathograd. calibrated from mixed-volatile equilibria in the NCMASH-CO2 model system, suggests minimum pressures of about 5.4 kbar. Metamorphism in the northern domain was a consequence of re-imbrication, by means of out-of-sequence thrust faults active during and after peak metamorphic conditions. Mineral growth was coeval with thrusting, as documented by the syn-kinematic garnet porphyroblasts. Compared to the southern domain, a different sequence of isograds in mafic rocks shows that the albite-oligoclase transition takes place in the garnet zone. Based on thermobarometry in garnet-hornblende rocks, the oligoclase isograd occurs in a temperature range of 525–600°C, typical of high-pressure terranes (7–10 kbar). Calibrated bathograds for the Hbl-Ms-Alb and Grt-Alb bathozonal assemblages, respectively in the KNCMASH-CO2 and NCMASH model systems, indicate minimum pressures in the northern domain of 6.7 and 8.5 kbar. Higher-pressure series for this domain are explained by out-of-sequence thrusts exposing deeper crustal levels. For similar structural levels, only minor amounts of syn-deformational uplift (1–2 kbar and 50–75°C) are recorded in metabasites of this domain, compared to results in adjacent metapelites of the area (essentially isothermal uplift of 3–5 kbar). RESUME La bande du Cap Smith (nord du Québec) est une ceinture de chevauchement d'a?ge protérozoique inférieur, dominée par des roches mafiques. La cartographie d'isogrades à minéraux indicateurs dans les unités mafiques de la ceinture a révelé deux régimes contrastes de pression–température, chacun associéà des épisodes distincts d'épaississement crustal. Dans le domaine sud, des failles de chevauchement en-série sont responsables pour l'empilement tectonique. Les isogrades recoupent les failles, indiquant que l'apogée thermale a suivi l'emplacement initial des nappes de charriage. Les zones minérales sont: (1) actinote (Act) + albite (Alb); 2) hornblende (Hbl) + Act + Alb; (3) Hbl + Act + oligoclase (Oli); 4) Hbl + Oli; et (5) grenat (Grt) où clinopyroxene + Hbl + Oli-andésine. L'isograde d'oligoclase apparai?t à plus haute température que l'isograde d'hornblende, une séquence typique des terrains de pressions moyennes. Un bathograde Hbl–Alb, calibréà partir d'équilibre mixte de volatiles dans le système NCMASH–CO2, suggère des pressions minimales d'environ 5.4 kbar. Le métamorphisme dans le domaine nord de la ceinture a été le résultat d'une réimbrication, causé par des chevauchements hors-série actifs pendant et après l'apogée thermale. La croissance minérale fu?t synchrone au chevauchement, documentée par des porphyroblastes de grenat syn-cinénatique. Comparé au domaine sud, une différente séquence d'isogrades dans les métabasaltes montre que la transition albite–oligoclase se situé dans la zone à grenat. Par la thermobarométrie dans les roches à grenat–hornblende l'isograde d'oligoclase se situe dans un écart de température de 525–600°C, typique des terrains de hautes pressions (7–10 kbar). Des bathogrades calibrés pour les assemblages bathozonales Hbl–Ms–Alb et Grt–Alb, rcspectivement dans les systèmes KNCMASH–CO2 et NCMASH, indique des pression minimales pour le domaine nord de 6.7 et 8.5 kbar. Une zonégraphie à plus haute pression pour ce domaine est expliquée par des chevauchements hors-série exposant des niveaux plus inférieurs de la crou?te imbriqué. Pour des niveaux structuraux similaries, des soulèvements syn-métamorphiques mineurs sont enregistrés dans les métabasaltes (1–2 kbar et 50–75°C), comparés aux métapélites adjacentes avec un soulèvement (essentially isothermal uplift of 3–5 kbar. |
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| Keywords: | bathograds greenstone thrust belts metabasites mineral isograds peristerite gap |
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