Ediacaran–Middle Paleozoic Oceanic Voyage of Avalonia from Baltica via Gondwana to Laurentia Paleomagnetic, Faunal and Geological Constraints

Abstract

Current Ediacaran–Cambrian, paleogeographic reconstructions place Avalonia, Carolinia and Ganderia (Greater Avalonia) at high paleolatitudes off northwestern Gondwana (NW Africa and/or Amazonia), and locate NW Gondwana at either high or low paleolatitudes. All of these reconstructions are incompatible with 550 Ma Avalonian paleomagnetic data, which indicate a paleolatitude of 20–30ºS for Greater Avalonia and oriented with the present- day southeast margin on the northwest side. Ediacaran, Cambrian and Early Ordovician fauna in Avalonia are mainly endemic, which suggests that Greater Avalonia was an island microcontinent. Except for the degree of Ediacaran deformation, the Neoproterozoic geological records of mildly deformed Greater Avalonia and the intensely deformed Bolshezemel block in the Timanian orogen into eastern Baltica raise the possibility that they were originally along strike from one another, passing from an island microcontinent to an arc-continent collisional zone, respectively. Such a location and orientation is consistent with: (i) Ediacaran (580–550 Ma) ridge-trench collision leading to transform motion along the backarc basin; (ii) the reversed, ocean-to-continent polarity of the Ediacaran cratonic island arc recorded in Greater Avalonia; (iii) derivation of 1–2 Ga and 760–590 Ma detrital zircon grains in Greater Avalonia from Baltica and the Bolshezemel block (NE Timanides); and (iv) the similarity of 840–1760 Ma TDM model ages from detrital zircon in pre- Uralian–Timanian and Nd model ages from Greater Avalonia. During the Cambrian, Greater Avalonia rotated 150º counterclockwise ending up off northwestern Gondwana by the beginning of the Ordovician, after which it migrated orthogonally across Iapetus to amalgamate with eastern Laurentia by the Late Ordovician–Early Silurian.

Résumé

Les reconstitutions paléogéographiques courantes de l’Édiacarien–Cambrien placent l’Avalonie, la Carolinia et la Ganderia (Grande Avalonie) à de hautes paléolatitudes au nord-ouest du Gondwana (N-O de l’Afrique et/ou de l’Amazonie), et placent le N-O du Gondwana à de hautes ou de basses paléolatitudes. Toutes ces reconstitutions sont incompatibles avec des données avaloniennes de 550 Ma, lesquelles indiquent une paléolatitude de 20–30ºS pour la Grande Avalonie et orientée à la marge sud-est d’aujourd’hui sur le côté nord-ouest. Les faunes édicacariennes, cambriennes et de l’Ordovicien précoce dans l’Avalonie sont principalement endémiques, ce qui permet de penser que la Grande Avalonie était une île de microcontinent. Sauf pour le degré de déformation édiacarienne, les registres géologiques néoprotérozoïques d’une Grande Avalonie légèrement déformée et ceux du bloc intensément déformé de Bolshezemel dans l’orogène Timanian dans l’est de la Baltica soulèvent la possibilité qu’ils aient été à l’origine de même direction, passant d’une île de microcontinent à une zone de collision d’arc continental, respectivement. Un tel emplacement et une telle orientation sont compatibles avec: (i) un contexte de collision crête-fosse à l’Édiacarien (580–550 Ma) se changeant en un mouvement de transformation le long du bassin d’arrière-arc; (ii) l’inversion de polarité de marine à continentale, de l’arc insulaire cratonique édicarien observé dans la Grande Avalonie; (iii) la présence de grains de zircons détritiques de 1 à 2 Ga et 760–590 Ma de la Grande Avalonie issus de la Balti-ca et du bloc Bolshezemel (N-E des Timanides); et (iv) la similarité des âges modèles de 840–1760 Ma TDM de zircons détritiques pré-ourallien-timanien, et des âges modèles Nd de la Grande Avalonie. Durant le Cambrien, la Grande Avalonie a pivoté de 150° dans le sens antihoraire pour se retrouver au nord-ouest du Gondwana au début de l’Ordovicien, après quoi elle a migré orthogonalement à travers l’océan Iapetus pour s’amalgamer à la bordure est de la Laurentie à la fin de l’Ordovicien– début du Silurien.