IngentaConnect 2480 Ma mafic magmatism in the northern Black Hills, South Dakota...

Abstract:

The Laramide Black Hills uplift of southwest South Dakota exposes a Precambrian crystalline core of ~2560-2600 Ma basement granitoids nonconformably overlain by two Paleoproterozoic intracratonic rift successions. In the northern Black Hills, a 1 km thick, layered sill (the Blue Draw metagabbro) that intrudes the older rift succession provides a key constraint on the timing of mafic magmatism and of older rift-basin sedimentation. Ion microprobe spot analyses of megacrysts of magmatic titanite from a horizon of dioritic pegmatite in the uppermost sill portion yield a ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb upper-intercept age of 2480 ± 6 Ma (all age errors ±2σ), comparable to two-point ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb errorchron ages obtained by Pb stepwise leaching of the same titanites. Nearly concordant domains in coexisting magmatic zircon yield apparent spot ages ranging from 2458 ± 16 to 2284 ± 20 Ma (i.e., differentially reset along U-Pb concordia), and hornblende from an associated metadiorite yields a partially reset date with oldest apparent-age increments ranging between 2076 ± 16 and 2010 ± 8 Ma. We interpret these data as indicating that an episode of gabbroic magmatism occurred at 2480 Ma, in response to earlier rifting of the eastern edge of the Wyoming craton. Layered mafic intrusions of similar thickness and identical age occur along a rifted belt in the southern Superior craton (Sudbury region, Ontario). Moreover, these mafic intrusions are spatially aligned using previous supercontinent restorations of the Wyoming and Superior cratons (Kenorland-Superia configurations). This new "piercing point" augments one previously inferred by spatial-temporal correlation of the Paleoproterozoic Huronian (southern Ontario) and Snowy Pass (southeastern Wyoming) supergroups. We propose that layered mafic intrusions extending from Nemo, South Dakota, to Sudbury, Ontario, delineate an axial rift zone along which Wyoming began to separate from Superior during initial fragmentation of the Neoarchean supercontinent at ≥2480 Ma.

Le soulèvement des Black Hills dans le sud-ouest du Dakota du Sud, au cours du Laramide, a exposé un noyau cristallin, ~2560 - 2600 Ma, de granitoïdes du socle sur lesquels reposent, de manière discordante, deux successions paléoprotérozoïques d'effondrement intracratonique. Dans les Black Hills du nord, un filon-couche stratifié d'une épaisseur d'un kilomètre (le métagabbro de Blue Draw), qui recoupe la plus ancienne succession de fossés tectoniques, limite le moment du magmatisme mafique et d'une sédimentation plus ancienne dans le bassin du fossé. Des analyses ponctuelles, par microsonde ionique, de mégacristaux de titanite magmatique d'un horizon de pegmatite dioritique dans la portion supérieure du filon-couche ont donné un âge maximal de recoupement de 2480 ± 6 Ma, déterminé par le rapport ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb (toutes les erreurs d'âge ± 2σ), ce qui est comparable aux âges isochrones ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb à deux points obtenus par lixiviation progressive du Pb de ces titanites. Des domaines presque concordants dans des zircons magmatiques coexistants ont donné des âges ponctuels apparents variant de 2458 ± 16 à 2284 ± 20 Ma (c.-à-d., avec remaniement différentiel le long de la courbe Concordia U-Pb) et une hornblende d'une métadiorite associée a donné un âge de remaniement partiel dont les incréments les plus anciens d'âge apparent varient entre 2076 ± 16 et 2010 ± 8 Ma. Nous interprétons ces données en tant qu'indicateurs d'un épisode de magmatisme gabbroïque associé à la fragmentation de la bordure à l'est du craton de Wyoming, il y a environ 2480 Ma. Des intrusions mafiques stratifiées d'une épaisseur semblable et d'un âge identique se retrouvent le long d'une ceinture d'effondrement dans le craton du lac Supérieur méridional (région de Sudbury, Ontario). De plus, ces intrusions mafiques sont alignées le long d'anciennes restaurations supercontinentales des cratons de Wyoming et du Supérieur (configurations Kenorland-Superia). Ce nouveau « point de percée » en soutient un autre inféré par la corrélation spatio-temporelle des supergroupes de l'Huronien (sud de l'Ontario) et de Snowy Pass (sud-est du Wyoming) au Paléoprotérozoïque.

2480 Ma mafic magmatism in the northern Black Hills, South Dakota: a new link connecting the Wyoming and Superior cratons