U-Pb ages of metarhyolites of the Catoctin and Mount Rogers formations, Central and Southern Appalachians; evidence for two pulses of Iapetan rifting

Aleinikoff, John N.; Zartman, Robert E.; Walter, Marianne; Rankin, Douglas W.; Lyttle, P.T.; Burton, William C.

doi:10.2475/ajs.295.4.428

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“…620 Ma to 550 Ma, are recognized along the eastern margin of Laurentia (e.g. Aleinikoff et al, 1995;Tollo et al, 2004;Kamo et al, 1989;Cawood et al, 2001). The latter pulse is conventionally regarded to have resulted in the separation of Laurentia and cratonic elements of west Gondwana (e.g.…”

Section: Tectonic Implicationsmentioning

confidence: 99%

Detrital zircon fingerprint of the Proto-Andes: Evidence for a Neoproterozoic active margin?

Chew

Magna

Kirkland

et al. 2008

Precambrian Research

132

116

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Section: Tectonic Implicationsmentioning

confidence: 99%

Detrital zircon fingerprint of the Proto-Andes: Evidence for a Neoproterozoic active margin?

Chew

Magna

Kirkland

et al. 2008

Precambrian Research

132

116

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“…The Late Neoproterozoic to Early Paleozoic cover records the transition from deep to shallow-water deposition along the Laurentian margin and is linked to two periods of crustal extension at 760 -680 Ma and ca. 565 Ma (Southworth et al 2009), with the latter resulting in the opening of the Iapetus Ocean (Aleinikoff et al 1995). The Late Neoproterozoic sequences include the Lynchburg Group of Virginia, which is broadly correlative with the Mount Rogers Formation of Virginia -North Carolina (felsic volcanic rocks within this formation are dated at ca.…”

Section: Virginia -Carolinamentioning

confidence: 99%

“…The Late Neoproterozoic sequences include the Lynchburg Group of Virginia, which is broadly correlative with the Mount Rogers Formation of Virginia -North Carolina (felsic volcanic rocks within this formation are dated at ca. 760 Ma; Aleinikoff et al 1995), the Ashe Formation in North Carolina, and the Tallulah Falls, Sandy Springs and New Georgia formations in Georgia (e.g. Rankin et al 1973;Hatcher 1987).…”

Section: Virginia -Carolinamentioning

confidence: 99%

The Ocean – Continent Transition Zones Along the Appalachian – Caledonian Margin of Laurentia: Examples of Large-Scale Hyperextension During the Opening of the Iapetus Ocean

Chew

Staal

2014

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A combination of deep seismic imaging and drilling has demonstrated that the ocean-continent transition (OCT) of present-day, magma-poor, rifted continental margins is a zone of hyperextension characterized by extreme thinning of the continental crust that exhumed the lowermost crust and/or serpentinized continental mantle onto the seafloor. The OCT on present-day margins is difficult to sample, and so much of our knowledge on the detailed nature of OCT sequences comes from obducted, magma-poor OCT ophiolites such as those preserved in the upper portions of the Alpine fold-and-thrust belt. Allochthonous, lens-shaped bodies of ultramafic rock are common in many other ancient orogenic belts, such as the Caledonian – Appalachian orogen, yet their origin and tectonic significance remains uncertain. We summarize the occurrences of potential ancient OCTs within this orogen, commencing with Laurentian margin sequences where an OCT has previously been inferred (the Dalradian Supergroup of Scotland and Ireland and the Birchy Complex of Newfoundland). We then speculate on the origin of isolated occurrences of Alpine-type peridotite within Laurentian margin sequences in Quebec – Vermont and Virginia – North Carolina, focusing on rift-related units of Late Neoproterozoic age (so as to eliminate a Taconic ophiolite origin). A combination of poor exposure and pervasive Taconic deformation means that origin and emplacement of many ultramafic bodies in the Appalachians will remain uncertain. Nevertheless, the common occurrence of OCT-like rocks along the whole length of the Appalachian – Caledonian margin of Laurentia suggests that the opening of the Iapetus Ocean may have been accompanied by hyperextension and the formation of magma-poor margins along many segments.SOMMAIREDes travaux d’imagerie sismique et des forages profonds ont montré que la transition océan-continent (OCT) de marges continentales de divergence pauvre en magma exposée de nos jours, correspond à une zone d’hyper-étirement tectonique caractérisée par un amincissement extrême de la croûte continentale, qui a exhumé sur le fond marin, jusqu’à la tranche la plus profonde de la croûte continentale, voire du manteau continental serpentinisé. Parce qu’on peut difficilement échantillonner l’OCT sur les marges actuelles, une grande partie de notre compréhension des détails de la nature de l’OCT provient d’ophiolites pauvres en magma d’une OCT obduite, comme celles préservées dans les portions supérieures de la bande plissée alpine. Des masses lenticulaires de roches ultramafiques allochtones sont communes dans de nombreuses autres bandes orogéniques anciennes, comme l’orogène Calédonienne-Appalaches, mais leur origine et signification tectonique reste incertaine. Nous présentons un sommaire des occurrences d’OCT potentielles anciennes de cet orogène, en commençant par des séquences de la marge laurentienne, où la présence d’OCT a déjà été déduites (le Supergroupe Dalradien d’Écosse et d'Irlande, et le complexe de Birchy de Terre-Neuve). Nous spéculons ensuite sur l'origine de cas isolés de péridotite de type alpin dans des séquences de marge des Laurentides du Québec-Vermont et de la Virginie-Caroline du Nord, en nous concentrant sur les unités de rift d'âge néoprotérozoïque tardif (pour éviter les ophiolites du Taconique). La conjonction d’affleurements de piètre qualité et de la déformation taconique omniprésente, signifie que l'origine et la mise en place de nombreuses masses ultramafiques dans les Appalaches demeureront incertaines. Néanmoins, la présence fréquente de roches de type OCT tout le long de la marge Calédonnienne-Appalaches de Laurentia suggère que l'ouverture de l'océan Iapetus peut avoir été accompagnée d’hyper-étirement et de la formation de marges pauvres en magma le long de nombreux segments.

show abstract

“…570 Ma Catoctin and ca. 760 Ma Mount Rogers formations, Aleinikoff et al 1995) related to the rifting of Rodinia, although many of the youngest Cambrian zircons in Chopawamsic samples are younger than the majority of Rodinian rift rocks and only coeval with the youngest rift-related rocks, which are geographically and volumetrically limited (ca. 532 Ma Mt.…”

Section: Chopawamsic Terranementioning

confidence: 99%

Detrital Zircon Geochronology Across the Chopawamsic Fault, Western Piedmont of North-Central Virginia: Implications for the Main Iapetan Suture in the Southern Appalachian Orogen

Hughes

Hibbard

Pollock

et al. 2014

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The Chopawamsic fault potentially represents the main Iapetan suture, previously unidentified in the southern extent of the Appalachian orogen. The fault trends through the north-central portion of the western Piedmont of Virginia and separates the composite metaclastic Potomac terrane, commonly interpreted to be of Laurentian affinity, from the Chopawamsic terrane, the remains of a Middle Ordovician volcanic arc of uncertain crustal affinity. To gain insight on the first-order orogenic significance of the Chopawamsic fault, we report the results of LA–ICP–MS U–Pb analyses of 1,289 detrital zircons from 13 metasedimentary rock samples collected from both sides of the fault. The near exclusivity of Middle Ordovician zircon grains (ca. 470 – 460 Ma) in four sampled metasedimentary rocks of the Chopawamsic Formation likely represents the detrital recycling of syndepositional Chopawamsic volcanic rocks. A subset of Cambrian and older grains hint at one or more additional, older sources. Samples from the Potomac terrane include mostly Mesoproterozoic zircon grains and these results are consistent with previous interpretations that the metaclastic rocks are Laurentian-derived. The youngest zircons (ca. 550 – 500 Ma) and the age of cross-cutting plutons indicate that at least some parts of the Potomac terrane are Late Cambrian – Early Ordovician. The results imply temporally discrete and geographically isolated sedimentary systems during deposition of sedimentary rocks in the Chopawamsic and Potomac terranes. Metasedimentary rocks near Storck, Virginia, previously identified as a successor basin, contain detrital zircon populations that indicate they are actually peri-Gondwanan derived metasedimentary rocks unrelated to a successor basin system; their geographic position between the Laurentian-derived Potomac terrane and the Chopawamsic terrane suggests a peri-Gondwanan affinity for the Chopawamsic arc and geographic separation of the Chopawamsic and Potomac terranes in the Middle Ordovician. Consequently, we tentatively support the hypothesis that the Chopawamsic fault system represents the main Iapetan suture in the southern Appalachian orogen. Most detrital zircons from samples of the Arvonia successor basin crystallized in the Ordovician—Silurian or Mesoproterozoic. These data suggest that the Arvonia basin was deposited in the latest Ordovician to Early Silurian only after the Late Ordovician accretion of the Chopawamsic arc to Laurentia. SOMMAIRELa faille de Chopawamsic représente peut-être la principale suture japétienne, non-reconnue dans prolongement sud de l’orogène des Appalaches. La faille traverse la portion nord du centre du piedmont ouest de Virginie et sépare le terrane métaclastique de Potomac, d’affinité laurentienne pensait-on, du terrane de Chopawamsic, vestige d’un arc volcanique de l’Ordovicien moyen d’affinité crustale incertain. Afin de mettre en lumière la signification orogénique première de la faille de Chopawamsic, nous présentons les résultats d’analyses U-Pb par ICP–MS par AL sur 1 289 zircons détritiques provenant de 13 échantillons de roches métasédimentaires prélevés de chaque côté de la faille. L’existence quasi-exclusive de grains de zircon de l’Ordovicien moyen (env. 470 – 460 Ma) dans quatre roches métasédimentaires de la Formation de Chopawamsic représente vraisemblablement le recyclage détritique des roches volcaniques synsédimentaires de Chopawamsic. Un sous-ensemble de grains cambriens et plus anciens, évoque l’existence d’une ou plusieurs sources plus anciennes additionnelles. Les échantillons du terrane de Potomac renferment principalement des grains de zircon du Mésoprotérozoïque, ce qui correspond avec les interprétations antérieures voulant que les roches métaclastiques soient d’origine laurentienne. Les zircons les plus jeunes (env. 550 – 500 Ma) ainsi que l’âge des plutons qui recoupe l’encaissant indiquent qu’au moins certaines parties du terrane de Potomac sont de la fin du Cambrien ou du début de l’Ordovicien. Les résultats impliquent l’existence de systèmes sédimentaires distincts au cours du temps, et isolés géographiquement durant le dépôt des roches sédimentaires dans les terranes de Chopawamsic et de Potomac. Les roches métasédimentaires près de Storck en Virginie, jadis interprétées comme bassin successeur, renferment des populations de zircons détritiques qui indiquent qu’ils proviennent en fait de roches métasédimentaires péri-gondwaniennes sans rapport avec un système de bassin successeur; leur localisation géographique entre le terrane de Potomac issu des Laurentides et le terrane de Chopawamsic porte à penser que l’arc de Chopawamsic est d’affinité péri-gondwanienne, et que les terranes de Chopawamsic et de Potomac à l’Ordovicien moyen étaient séparés géographiquement. En conséquence il nous semble justifié de proposer que le système de faille de Chopawamsic représente la principale suture japétienne dans le sud de l’orogène des Appalaches. La plupart des zircons détritiques des échantillons du bassin successeur d’Arvonia ont cristallisés entre l’Ordovicien et le Silurien ou au Mésoprotérozoïque. Ces données suggèrent que le bassin d’Arvonia s’est rempli de la fin entre l’Ordovicien et le début du Silurien, seulement après l’accrétion de l’arc de Chopawamsic à la Laurentie, à la fin de l’Ordovicien.

show abstract

U-Pb ages of metarhyolites of the Catoctin and Mount Rogers formations, Central and Southern Appalachians; evidence for two pulses of Iapetan rifting

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Detrital zircon fingerprint of the Proto-Andes: Evidence for a Neoproterozoic active margin?

Detrital zircon fingerprint of the Proto-Andes: Evidence for a Neoproterozoic active margin?

The Ocean – Continent Transition Zones Along the Appalachian – Caledonian Margin of Laurentia: Examples of Large-Scale Hyperextension During the Opening of the Iapetus Ocean

Detrital Zircon Geochronology Across the Chopawamsic Fault, Western Piedmont of North-Central Virginia: Implications for the Main Iapetan Suture in the Southern Appalachian Orogen

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