Crustal development at the pre-Grenvillian Laurentian margin: a record from contrasting geochemistry of mafic and ultramafic orthogneisses in the Chochocouane River area, Quebec

Abstract

Mafic and ultramafic orthogneisses from the western Grenville Province of Quebec adjacent to the Archean Superior Province (Canada) display geochemical characteristics that highlight processes that shaped the pre-Grenvillian Laurentian margin through late Archean to Mesoproterozoic time. Group I mafic and ultramafic granulites of the Parautochthonous Belt compositions overlap Archean Abitibi metavolcanic rocks (komatiites to Fe-rich andesites) supporting their autochthonous character. Limited variation of incompatible trace-element ratios with increasing differentiation suggests minimal sialic crust assimilation during petrogenesis and probable formation in an oceanic setting. Group II mafic tholeiites occur within both the Parautochthonous Belt and the Allochthonous Polycyclic Belt. Their compositions differ significantly from those of Archean rocks but overlap those of Proterozoic and modern continental tholeiites. Group III mafic calc-alkaline amphibolites, predominantly in the Allochthonous Polycyclic Belt, display chemical characteristics expected of magma derivation from subducted oceanic crust. In contrast to group I Archean meta-igneous rocks metamorphosed during the Kenoran orogeny, group III rocks do not record an early phase of large-ion lithophile element (LILE) metasomatism and granulite-facies metamorphism. As such, their emplacement is interpreted to postdate the Archean Kenoran metamorphism and to be Proterozoic in age. Group I rocks reflect an Archaean ensimatic greenstone belt environment; group II tholeiites reflect a Proterozoic continental rift environment; and group III rocks reflect a subduction-related source, possibly related to Andean-style, calc-alkaline magmatism. 1675Résumé : Des orthogneiss mafiques et ultramafiques de l'ouest de la Province de Grenville au Québec, adjacente à la Province archéenne du Supérieur (Canada), présentent des caractéristiques géochimiques mettant en évidence les processus qui ont formé la bordure laurentienne pré-grenvillienne, de l'Archéen tardif au Mésoprotérozoïque. Des granulites mafiques et ultramafiques du Groupe I, dont la composition reflète la Ceinture parautochtone, reposent sur des roches méta-volcaniques archéennes de l'Abitibi (des komatiites à des andésites riches en Fe), ce qui confirme leur caractère autochtone. Une variation limitée des rapports des éléments traces incompatibles, avec une différenciation croissante, suggère une assimilation minimale de la croûte sialique au cours de la pétrogenèse et probablement un milieu de formation océanique. Les tholéiites mafiques du Groupe II sont présentes à la fois dans les ceintures parautochtones et allochtones polycycliques. Leurs compositions sont très différentes de celles des roches archéennes mais elles recouvrent celle des tholéiites protérozoïques et continentales modernes. Les amphibolites calco-alcalines mafiques du Groupe III, surtout trouvées dans la Ceinture allochtone polycyclique, présentent les caractéristiques chimiques attendues d'un magma dérivé d'une croûte océanique subductée....