U-Pb, Lu-Hf, and trace element zircon data from plutonic rocks of the New England Avalon terrane, USA Datation de zircons par U–Pb, Lu–Hf et oligoéléments dans les roches plutoniques du terrane avalonien de la Nouvelle-Angleterre, ÉTATS-UNIS

Abstract

New zircon U–Pb, Lu–Hf and trace element laser ablation inductively coupled mass spectrometry (LA-ICP-MS) data are presented for ten Ediacaran granitoid samples from the New England Avalon terrane, and from possibly exotic blocks of southeastern Massachusetts and Rhode Island, USA. Crystallization ages of the analyzed samples are ca. 611–577 Ma, with nine samples between ca. 611 Ma and ca. 588 Ma. These overlap with previously published ca. 620–589 Ma ages of granitoid rocks and ca. 597–584 Ma ages of volcanic complexes in the northern part of the terrane, where volcanism occurred immediately after plutonism. A granite that cuts sedimentary and volcanic rocks with a previously determined maximum depositional age of ca. 613 Ma in southern Rhode Island yielded a zircon chemical abrasion isotope dilution thermal ionization mass spectrometry (CA-TIMS) date of 609.30 ± 0.22 Ma. Volcanism therefore occurred between ca. 613 Ma and ca. 609 Ma, and ca. 10 myr prior to that in the northern part of the New England Avalon terrane. This area may be part of the previously interpreted exotic Newport Block.

Zircon εHf(t) values of all samples are -2.8–6.0, with ca. 1.23–0.96 Ga TDM1 Hf model ages. These values are also consistent with published εHf(t) values between -3.1 and 5.9 of nine published plutonic and volcanic rocks. Zircon trace element geochemistry data show mostly mixed continental arc and oceanic island signatures. The Eu/Eu* values are mostly 0.1–0.7, suggesting ~30–80 km crustal thicknesses. The exception is a sample southeast of the Nauset magnetic anomaly on the southeastern tip of Massachusetts, which has the highest zircon ∑REE values, mostly Nb/Hf >0.001, generally low Eu/Eu* values, and high εHf(t) values, all suggestive of a within-plate/anorogenic/rift setting. The new data provide a valuable reference data set, guiding future studies on the New England Avalon terrane and/or adjacent exotic blocks and on similar crustal domains elsewhere.

Résumé

De nouvelles datations de zircons par U–Pb, Lu–Hf et oligoéléments obtenues par la spectrométrie de masse à plasma induit par couplage inductif par ablation au laser (LA-ICP-MS) sont présentées pour dix échantillons de granitoïdes de l’Édiacarien du terrane avalionien de la Nouvelle-Angleterre et de blocs potentiellement exotiques du sud-est du Massachusetts et du Rhode Island aux États-Unis. Les âges de cristallisation des échantillons analysés sont d’environ 611 à 577 Ma; pour neuf d’entre eux, les âges se situent aux alentours de 611 Ma et 588 Ma. Ces données recoupent les âges précédemment publiés pour les roches granitoïdes, soit environ 620 à 589 Ma, et pour les complexes volcaniques de la partie nord du terrane, soit environ 597 à 584 Ma, où le volcanisme s’est produit immédiatement après le plutonisme. Un granite qui coupe les roches sédimentaires et volcaniques dont l’âge maximal de sédimentation a été précédemment établi à environ 613 Ma dans le sud du Rhode Island a accusé un âge de 609,30 ± 0.22 Ma par abrasion chimique – spectrométrie de masse à ionisation thermique (CA-TIMS) et dilution isotopique – spectrométrie de masse à ionisation thermique (DI-TIMS) de zircons. Par conséquent, le volcanisme s’est produit aux alentours de 613 Ma et 609 Ma et environ 10 Ma plus tôt dans la partie nord du terrane avalonien de la Nouvelle-Angleterre. Ce secteur peut faire partie du bloc de Newport qualifié d’exotique lors d’une interprétation antérieure.

Les valeurs de εHf(t) des zircons de tous les échantillons vont de -2,8 à 6,0 et les âges du modèle (TDM1 Hf) vont de 1,23 à 0,96 Ga environ. Ces valeurs correspondent également aux valeurs εHf(t) publiées, soit entre -3,1 et 5,9, des neuf roches volcaniques et plutoniques. La géochimie des oligoéléments des zircons révèle généralement des signatures mixtes d’îles océaniques et d’arcs continentaux. Les concentrations d’Eu/Eu* se situent en grande partie entre 0,1 et 0,7, ce qui suggère des épaisseurs crustales d’environ 30 à 80 km. Un échantillon prélevé au sud-est de l’anomalie magnétique de Nauset sur la pointe sud-est du Massachusetts fait exception. Il affiche les valeurs ∑REE de zircons les plus élevées, principalement un Nb/Hf > 0,001, de faibles concentrations d’Eu/Eu* en général et des valeurs εHf(t) élevées, données qui suggèrent toutes un milieu intraplaque/anorogénique/de rift. Les nouvelles datations fournissent un ensemble de données de référence précieuses pour orienter de futures recherches sur le terrane avalonien de la Nouvelle-Angleterre ou les blocs exotiques adjacents et d’autres domaines crustaux similaires.