Atlantic Geoscience
Journal of the Atlantic Geoscience Society
Volume 61, 2025
Table of contents (4 articles)
Special Series: In Recognition of the Geological Career of Sandra M. Barr
-
Ordovician magmatism in the Antigonish Highlands, Nova Scotia, Canada: A tectonic model
J. Brendan Murphy, Donnelly B. Archibald, R. Damian Nance and John W.F. Waldron
pp. 1–14
AbstractEN:
The Antigonish Highlands form part of Avalonia in mainland Nova Scotia and are predominantly underlain by ca. 620–600 Ma low grade Neoproterozoic arc-related volcanic and sedimentary rocks and coeval plutons. The highlands also preserve a record of magmatism that spans much of the Ordovician (ca. 495–455 Ma), during which time Avalonia drifted from the northern Gondwanan margin and migrated as a microcontinent ca. 2000 km northward before becoming involved in collisions with Baltica and Laurentia in the Silurian to Devonian. The longevity of Ordovician magmatism (ca. 50 Ma) is consistent with a subduction-related environment, a setting that is compatible with most paleogeographic reconstructions. However, the continental tholeiitic-alkalic within-plate affinity of the mafic rocks and the A-type signature of the felsic rocks is more typical of a back-arc setting, rather than that of a typical arc. Furthermore, the A-type felsic rocks were derived from a hotter, drier lower crust than is typical for felsic arc magmas.
Whole-rock Sm-Nd isotopic data for both mafic and felsic compositions lie within previously delineated tightly constrained envelopes that define, respectively, the evolution of the Avalonian and sub-continental lithospheric mantle (SCLM), and crustal sources. These data imply that (i) the crust remained coupled to SCLM from the rifting of Avalonia from Gondwana to its accretion to Baltica in the Silurian and to Laurentia in the Early Devonian, and (ii) the Antigonish Highlands were located far from the subduction zone(s) that closed the Iapetus Ocean as it migrated northward, and so were only mildly affected by the resulting collisions.
FR:
Les hautes terres d’Antigonish font partie d’Avalonia dans la section continentale de la Nouvelle-Écosse et elles reposent principalement sur des roches volcaniques et sédimentaires d’arc du Néoprotérozoïque, à faible teneur, d’environ 620 à 600 MA ainsi que sur des plutons du même âge. Les hautes terres préservent par ailleurs des traces du magmatisme qui a duré la majeure partie de l’Ordovicien (environ 495 à 455 Ma), période pendant laquelle Avalonia s’est détaché de la marge septentrionale de Gondwana pour migrer sous les traits d’un microcontinent sur environ 2 000 km vers le nord avant d’entrer en collision avec Baltica et Laurentia au cours du Silurien jusqu’au Dévonien. La longévité du magmatisme de l’Ordovicien (environ 50 Ma) correspond à un environnement de subduction, un milieu compatible avec la majorité des reconstitutions paléogéographiques. L’affinité intraplaque tholéiitique-alcaline continentale des roches mafiques et de la signature de type A des roches felsiques est toutefois plus caractéristique d’un milieu d’arrière-arc que d’un arc typique. Les roches felsiques de type A proviennent en outre d’une croûte plus basse et plus sèche que celle caractéristique des magmas d’arc felsiques.
Les données isotopiques du Sm-Nd sur roche totale des compositions mafiques et felsiques se situent à l’intérieur des enveloppes strictement restreintes précédemment délimitées qui définissent, respectivement, l’évolution du manteau avalonien et lithosphérique subcontinental (MLS), ainsi que des sources crustales. Ces données laissent supposer que (i) la croûte est demeurée juxtaposée au MLS depuis le détachement d’Avalonia de Gondwana à son accrétion à Baltica au cours du Silurien, puis à Laurentia au cours du Dévonien précoce, et que (ii) les hautes terres d’Antigonish étaient éloignées de la ou des zones de subduction qui ont refermé l’océan Iapetus durant la migration vers le nord, de sorte qu’elles ont été peu affectées par les collisions consécutives.
-
Tectonic timing of emplacement of the South Mountain Batholith, southwestern Nova Scotia, Canada
D. Barrie Clarke, Michael A. MacDonald and Colin B. McKenzie
pp. 15–75
AbstractEN:
The South Mountain Batholith (SMB) of southwestern Nova Scotia is the largest intrusion in the Appalachian orogen. Some structures in its Meguma Supergroup country rocks pre-date emplacement of the SMB, some structures in the country rocks and batholith are synchronous with emplacement and cooling of the granite magma, and other structures in the country rocks and intrusion post-date emplacement. In this paper, we compile an inventory of all such structures, over a wide range of length scales, and evaluate each one in terms of its bearing on the tectonic conditions of emplacement of the SMB. Early structures in the country rocks may include faults that controlled the emplacement of the SMB and include folding (F1) and axial planar cleavage (S1) belonging to the Neo-Acadian orogeny. Structures in the country rocks temporally related to granite emplacement include cross-cutting relationships, annealing of cleavage, growth of porphyroblasts in the contact aureole, fabrics in contact migmatites, granite dykes cutting the country rocks, deformation aureole fabrics, late flexural slip, a putative oroclinal bend, and possibly the structures hosting the Meguma terrane gold deposits. Structures in the granites themselves include shapes of Stage I plutons, foliations in Stage I plutons, development of augen textures, shapes of Stage II plutons, foliations in Stage II plutons, “folding” in the Halifax Pluton, internal granite-granite contacts, ring schlieren, textures of immiscible sulphides in the granites, 2-D and 3-D shapes of gravity anomalies, paucity of high-T deformation microstructures, and undulose extinction in quartz. Late structures, affecting the country rocks and the granites, include joints, and barren or mineralized faults and shear zones. Not all structures have a bearing on the tectonic timing of emplacement of the SMB, but the SMB indisputably post-dates the main Neo-Acadian F1–S1 deformation. The most problematic issues concern the origin of late brittle and ductile deformation features in the SMB (augen granites, deformation aureoles, joints, faults, shear zones, and related mineral deposits) and whether they are the result of waning Neo-Acadian deformation, internal adjustments, uplift, gravitational collapse, or other regional-scale tectonics.
FR:
Le batholite du mont South (BMS) dans le sud-ouest de la Nouvelle-Écosse est l’intrusion la plus importante dans l’orogène appalachien. Certaines structures dans ses roches encaissantes du Supergroupe de Meguma sont antérieures à la mise en place du BMS, certaines structures dans les roches encaissantes et le batholite sont synchrones avec la mise en place et le refroidissement du magma granitique, et d’autres structures dans les roches encaissantes et l’intrusion sont ultérieures à la mise en place. Dans cet article, nous dressons un inventaire de toutes les structures en question, au sein d’un vaste éventail d’échelles de longueur, et nous évaluons la portée de chacune sur les conditions tectoniques de la mise en place du BMS. Les premières structures dans les roches encaissantes pourraient inclure des failles ayant régi la mise en place du BMS et comprendre des plissements (F1) ainsi qu’un clivage de plan axial (S1) propre à l’orogène néo-acadien. Les structures dans les roches encaissantes temporairement apparentées à la mise en place du granite présentent des rapports transversaux, un annelage du clivage, une augmentation des porphyroblastes dans l’auréole de contact, des éléments structuraux dans les migmatites de contact, des dykes granitiques recoupant les roches encaissantes, des éléments structuraux dans l’auréole de déformation, un glissement tardif dans le plan des couches, une courbure oroclinale hypothétique et possiblement les structures abritant les gîtes d’or du terrane de Meguma. Les structures dans les granites eux-mêmes comprennent des profils de plutons du stade I, des foliations dans des plutons du stade I, l’apparition de textures oeillées, des profils de plutons du stade II, des foliations dans des plutons du stade II, un « plissement » dans le pluton d’Halifax, des contacts internes granite-granite, un schliere annulaire, des textures de sulfures non miscibles dans les granites, des profils bidimensionnels et tridimensionnels d’anomalies gravimétriques, une rareté de microstructures de déformation de température élevée et un motif ondulé dans le quartz. Les structures tardives, qui affectent les roches encaissantes et les granites, comprennent des diaclases ainsi que des zones de cisaillement et des failles dénudées ou minéralisées. Les structures n’influent pas toutes sur l’intervalle tectonique de mise en place du BMS, mais le BMS est incontestablement ultérieur à la principale déformation néo-acadienne F1–S1. Les principaux aspects problématiques concernent l’origine des particularités de déformation cassante et ductile dans le BMS (granites oeillés, auréoles de déformation, diaclases, failles, zones de cisaillement et gîtes minéraux connexes) et la question de savoir si ces phénomènes découlent d’un ralentissement de la déformation néo-acadienne, d’ajustements internes, d’un soulèvement, d’un effondrement gravitationnel ou d’autres manifestations tectoniques régionales.
-
Timing and tectonic setting of Ordovician volcanic rocks of the Miramichi terrane in eastern Maine, USA, and southwestern New Brunswick, Canada
Allan Ludman, Amber Whittaker, Paul O'Sullivan and Christopher McFarlane
pp. 77–95
AbstractEN:
New U-Pb LA-ICP-MS ages and geochemical data from volcanic rocks in the southwestern part of the Miramichi terrane in Maine, USA, and the Eel River area, New Brunswick, Canada, indicate that calc-alkaline continental arc volcanism began in the earliest Ordovician (ca. 480 Ma) and continued into the Middle Ordovician (at least as late as ca. 463 Ma). The overlap of volcanic rock ages from the Greenfield (ca. 478–463 Ma) and Danforth, Maine (ca. 467–475 Ma), and Eel River, New Brunswick (ca. 480–468 Ma), segments of the terrane confirm previously uncertain correlations of the Olamon Stream (Greenfield), Stetson Mountain (Danforth), and Porten Road and Eel River (Eel River) formations in these areas. The youngest Middle Ordovician ages overlap those of the oldest units of the Tetagouche Group in northern New Brunswick which are attributed to crustal extension leading to opening of the Tetagouche back-arc basin.
Silicic and mafic Tetagouche Group rocks plot in within-plate fields on tectonic discrimination diagrams, distinctly different from the volcanic arc fields for the coeval silicic and mafic rocks in the two Maine segments and the Eel River segment in New Brunswick. Continental arc volcanism in the southwestern Miramichi terrane did not cease when arc extension/rifting leading to formation of the Tetagouche back-arc basin began at ca 470 Ma in New Brunswick, as proposed in a previous model that invoked a single migrating arc. Instead, southwestern Miramichi volcanism had extended from at least ca. 480 to 463 Ma—incompatible with short-lived Meductic-phase arc volcanism (ca. 476–472 Ma) proposed in that model.
FR:
De nouvelles datations U-Pb par LA-ICP-MS et des données géochimiques provenant de roches volcaniques de la partie sud-ouest du terrane de Miramichi dans le Maine, aux États-Unis, et dans le secteur de la rivière Eel, au Nouveau-Brunswick, Canada, révèlent que le volcanisme d'arc continental calcoalcalin a commencé au tout début de l'Ordovicien (il y a environ 480 Ma) et s'est poursuivi jusqu'à l'Ordovicien moyen (au moins jusqu'à environ 463 Ma). Le chevauchement des âges des roches volcaniques des segments de Greenfield (environ 478 à 463 Ma) et Danforth, Maine, (environ 467 à 475 Ma) et de la rivière Eel, Nouveau-Brunswick, (environ 480 à 468 Ma) du terrane confirme des corrélations auparavant incertaines entre les formations d'Olamon Stream (Greenfield), de Stetson Mountain (Danforth), de Porten Road et d’Eel River dans ces secteurs. Les âges les plus récents de l'Ordovicien moyen chevauchent ceux des unités les plus anciennes du Groupe de Tetagouche dans le nord du Nouveau-Brunswick, attribuées à une extension crustale ayant conduit à l'ouverture du bassin arrière-arc de Tetagouche.
Les roches siliceuses et mafiques du Groupe de Tetagouche se situent sur les schémas de discrimination tectonique dans des champs intraplaques nettement différents des champs d'arc volcanique des roches siliceuses et mafiques contemporaines des deux segments du Maine et du segment de la rivière Eel au Nouveau-Brunswick. Le volcanisme d'arc continental dans le terrane sud-ouest de Miramichi ne s'est pas interrompu au début de l’extension / du rifting de l'arc ayant abouti à la formation du bassin arrière-arc de Tetagouche, vers 470 Ma, au Nouveau-Brunswick, comme l’avançait un modèle précédent invoquant un arc migratoire unique. Le volcanisme dans le sud-ouest de Miramichi s'est plutôt prolongé d'au moins 480 à 463 Ma, ce qui est incompatible avec le volcanisme d’arc de la phase de courte durée de Meductic (environ 476 à 472 Ma) avancé dans ce modèle.
-
The Big Dig: Geological and other outcomes of the 2008–2009 Freshwater Brook sewer replacement project, Halifax, Nova Scotia, Canada
Rebecca A. Jamieson
pp. 97–110
AbstractEN:
In 2008 Halifax Regional Municipality undertook a major construction project to replace the underground sewer system that carries Freshwater Brook from the Halifax Commons to its outlet at the southeastern end of the Halifax Peninsula. The project was necessary because the existing system did not meet modern standards and the old pipes ran under city blocks and were therefore inaccessible in many places for maintenance and repair. The first part of the project (2008-09) involved installing a modern dual pipe system along a route that crossed the predicted locations of the boundary between the Cunard and Bluestone Quarry formations of the Halifax Group, and the biotite-in and andalusite-in isograds of the contact aureole of the South Mountain Batholith. Bedrock was exposed along much of the excavated trench, which was nearly 10 m deep in many places. Outcrop observations and samples from the trench revealed that the Cunard-Bluestone Quarry contact runs under the Sobeys parking lot, between Fenwick and Queen streets. The andalusite-in isograd in the Cunard Formation can be traced as far as the west end of Fenwick Street. The cordierite-in isograd lies east of the study area, and the biotite-in isograd to the west. The lithology and isograd map for south end Halifax has been updated based on these results. Problems including uncertain subsurface location of the old pipes, contaminated soil, and carbon monoxide migration into residential buildings contributed to significant delays and cost overruns; some of these might have been mitigated with better knowledge of the subsurface geology.
FR:
La Municipalité régionale de Halifax a entrepris en 2008 un projet de construction d’envergure visant le remplacement du réseau d’égout souterrain acheminant le ruisseau Freshwater du parc municipal de Halifax à son embouchure à l’extrémité sud-est de la presqu’île d’Halifax. Le projet s’avérait nécessaire parce que le réseau existant ne répondait pas aux normes modernes : les vieux tuyaux se trouvaient sous des pâtés de maisons et étaient en conséquence inaccessibles en de nombreux endroits pour l’entretien et les réparations. La première tranche du projet (2008-2009) a comporté l’installation d’un réseau moderne à deux tuyaux franchissant les emplacements prévus de la limite entre les formations de Cunard et de Bluestone Quarry du Groupe de Halifax, ainsi que les isogrades d’apparition de la biotite et de l’andalousite de l’auréole de contact du batholite du mont South. Le substrat rocheux a été dénudé le long d’une vaste part de la tranchée creusée, qui avait près de 10 m de profondeur en nombre d'endroits. Des observations de l’affleurement et d’échantillons de la tranchée ont révélé que la zone de contact de Cunard-Bluestone Quarry s’étendait sous le terrain de stationnement du Sobeys, entre les rues Fenwick et Queen. L’isograde d’apparition de l’andalousite dans la Formation de Cunard peut être retracé jusqu’à l’extrémité ouest de la rue Fenwick. L’isograde d’apparition de la cordiérite se situe à l’est du secteur d’étude et celui de la biotite est à l’ouest. Les intervenants ont mis à jour la carte de la lithologie et des isogrades du quartier sud de Halifax en fonction de ces observations. Divers problèmes, dont l’emplacement souterrain incertain des vieux tuyaux, le sol contaminé et la migration du monoxyde de carbone dans les bâtiments résidentiels, ont contribué à des retards importants et des dépassements des coûts. On aurait pu atténuer certains de ces problèmes en connaissant mieux la géologie de subsurface.