Lithostratigraphy and lithogeochemistry of Ediacaran alkaline basaltic rocks of the Musgravetown Group, Bonavista Peninsula, northeastern Newfoundland, Canada: an extensional volcanogenic basin in the type-Avalon terrane

Abstract

Volcanic rocks of the Ediacaran Musgravetown Group on Bonavista Peninsula, Avalon terrane, Newfoundland, include basal ca. 600 Ma calc-alkaline basalt succeeded by continental tholeiite and alkaline rhyolite of the ca. 592 Ma Plate Cove volcanic belt (Bull Arm  Formation), indicating a change from subduction-related to extensionrelated tectonic regimes during that interval. Alkalic basalts on northeastern (Dam Pond area) and southwestern (British Harbour area) Bonavista Peninsula occur below and above, respectively, the  ca. 580 Ma glacial Trinity facies. Dam Pond basalt occurs in a structural dome intercalated with and flanked by fine-grained, siliciclastic deposits (Big Head Formation) overlain by Trinity facies. The British Harbour basalt occurs above the Trinity facies, in an upward- coarsening sandstone sequence (Rocky Harbour Formation) overlain by red beds of the Crown Hill Formation (uppermost Musgravetown Group). The Rocky Harbour and Big Head formations are likely stratigraphically interfingered proximal and distal  deposits, respectively, derived from erosion of the Bull Arm Formation and older Avalonian assemblages.

The Big Head basalts have lower SiO2, Zr, FeOT, P2O5, TiO2 and higher Mg#, Cr, V, Co and Ni contents, and are therefore more primitive than the more FeOT-, TiO2-, and P2O5-rich British Harbour basalts. Large-ionlithophile and rare-earth-element concentrations and ratios indicate that both suites originated from low degree partial melts of deep, weakly garnet-bearing, undepleted asthenospheric peridotite sources, with magma conduits likely focused along regional extensional faults. The protracted and episodic extension-related volcanic activity is consistent with a geodynamic setting that evolved from a mature arc into extensional basins with slowly waning magmatism, possibly involving slab rollback and delamination followed by magmatic underplating. The duration and variation of both volcanism and sedimentation indicate that the Musgravetown Group should be elevated to a Supergroup in  order to facilitate  future correlation of its constituent parts with other Avalonian basins.

Résumé

Les roches volcaniques du groupe d’Ediacara de Musgravetown sur la péninsule de Bonavista, terrane  d’Avalon, à Terre-Neuve, comprennent des basaltes  calcoalcalins basaux d’environ 600 Ma auxquels ont  succédé de la tholéiite continentale et de la rhyolite alcaline de la ceinture volcanique d’environ 592 Ma de Plate Cove  (Formation de Bull Arm), ce qui révèle un passage d’un  régime tectonique de subduction à un régime d’extension  durant cet intervalle. Les basaltes alcalins dans le nord-est  (secteur de Dam Pond) et le sud-ouest (secteur de British  Harbour) de la péninsule de Bonavista se manifestent au- dessous et au-dessus, respectivement, du faciès glaciaire  d’environ 580 Ma de Trinity. Le basalte de Dam Pond  apparaît dans un dôme interstratifié et flanqué de dépôts  silicoclastiques à grains fins (Formation de Big Head)  recouverts du faciès de Trinity. Les basaltes de British  Harbour se trouvent au-dessus du faciès de Trinity, dans  une séquence de grès à granulométrie croissante vers le  haut (Formation de Rocky Harbour) recouverte de couches  rouges de la Formation de Crown Hill (partie sommitale du  groupe de Musgravetown). Les Formations de Rocky  Harbour et de Big Head sont vraisemblablement  stratigraphiquement interdigitées de dépôts proximaux et  distaux, respectivement, provenant de l’érosion de la  Formation de Bull Arm et d’assemblages avaloniens plus anciens.

Les basaltes de Big Head ont des teneurs inférieures de SiO2, de Zr, de FeOT, de P2O5 et de TiO2, et des teneurs supérieures de Mg#, de Cr, de V, de Co et de Ni; ils sont en  conséquence plus primitifs que les basaltes plus riches en  FeOT, en TiO2 et en P2O5 de British Harbour. Les ratios et les concentrations d’éléments lithophiles à grand rayon ionique et de métaux des terres rares signalent que les deux suites proviennent de fontes partielles de faible degré de sources de péridotite asthénosphérique non appauvrie,  faiblement grenatifère, profondes, avec des conduits magmatiques probablement concentrés le long de failles  d’extension régionales. L’activité volcanique apparentée à l’extension, prolongée et épisodique, correspond à un milieu géodynamique ayant évolué d’un arc à maturité en bassins d’extension au magmatisme s’affaiblissant  lentement, comportant possiblement un repositionnement  de dalles et une délamination suivis d’un sous-placage  magmatique. La durée et la variation du volcanisme et de la sédimentation révèlent que le groupe de Musgravetown devrait être reclassé en un supergroupe pour faciliter la corrélation future de ses composantes avec d’autres  bassins avaloniens.