Abstract

The 200 km2 Poe Mountain intrusion, part of the 1.43 Ga Laramie anorthosite complex in southeast Wyoming, USA, preserves an exceptional range of primary magmatic and secondary deformation-induced structures that document the sequence of events involved in the emplacement, crystallization, and high-temperature deformation of a Proterozoic anorthosite. The intrusion consists of a steeply dipping (40–90°) olivine leucogabbroic to anorthositic margin of layered cumulates (minimum stratigraphic thickness of 5 km) that contains structures typical of mafic layered intrusions. The layered margin grades inward to a core of granoblastic (recrystallized) anorthosite characteristic of Proterozoic anorthosite plutonic suites worldwide. From the lowest to the highest stratigraphic levels, the layered series is divided into the anorthositic layered zone (ALZ) and leucogabbroic layered zone (LLZ). Igneous layering occurs at all scales from laterally discontinuous cm-thick horizons to distinct mappable packages of layered rocks up to several hundred meters thick. Contacts between the layered zones and internal subsections can be traced ~20 km along strike. The layered rocks are strongly laminated, defined by the orientation of tabular plagioclase; the abundance of layers in the ALZ containing blocky megacrysts of plagioclase increases down-section toward the core. Most of the tabular plagioclase appears to have grown within the upper crustal magma reservoir; plagioclase megacrysts were likely entrained from depth. Isolated examples of layer disruption record periodic re-organization of the semi-consolidated cumulate pile in response to slumping. Structures related to the impact of settled blocks, combined with scours and a mixed magma horizon, indicate that layering and lamination formed directly at or near the magma – pile interface, and that a dynamic magma chamber was present throughout the crystallization history of the Poe Mountain intrusion. Because the rejected interstitial liquid in anorthositic cumulates is denser than intermediate-composition plagioclase, the intrusion floor must have been inclined to allow for drainage. A sloping floor formed in the Poe Mountain intrusion owing to the contemporaneous diapiric rise of the relatively buoyant plagioclase-megacryst-rich rocks in the core; diapirism was the driving force for pervasive recrystallization of the core anorthosite and much of the ALZ. The Poe Mountain intrusion demonstrates that the assembly of Proterozoic anorthosites required active, periodically replenished magma chambers where the efficient segregation of plagioclase and removal of dense rejected melt, aided by syn- to post-crystallization deformation, led to the formation of vast expanses of nearly monomineralic cumulates.

Abstract

Le massif de Poe Mountain, d’une superficie de 200 km2, fait partie du complexe anorthositique de Laramie (1.43 Ga), dans le sud-est du Wyoming. Il conserve une variété exceptionnelle de structures primaires et secondaires témoignant d’une déformation au cours des événements liés à la mise en place, la cristallisation, et à la déformation à température élevée d’une anorthosite protérozoïque. Le massif contient une bordure de cumulats leucogabbroïques à anorthositiques à pendage prononcé (40–90°), d’une épaisseur stratigraphique minimale de 5 km, et des structures typiques de complexes mafiques stratiformes. Cette bordure stratifiée change de façon graduelle vers un noyau d’anorthosite recristallisée à texture granoblastique, typique de suites d’anorthosites protérozoïques à travers le monde. À partir des niveaux les plus profonds jusqu’aux parties supérieures, la série de cumulats se divise en zone de couches anorthositiques (ZCA) et zone de couches leucogabbroïques (ZCL). On peut définir le litage igné à toutes les échelles, à partir de strates centimétriques discontinues à des séquences distinctes cartographiables atteignant plusieurs centaines de mètres en épaisseur. Les contacts entre zones stratifiées et les sous-unités internes sont repérables sur un distance d’environ 20 km. Les roches stratifiées sont fortement laminées, le laminage étant défini par l’orientation du plagioclase tabulaire; l’abondance de couches dans la séquence ZCA contenant des mégacristaux en blocs va en augmentant en direction du noyau du massif. La plupart des cristaux de plagioclase semblent avoir pris naissance au sein du réservoir de magma situé dans la croûte supérieure. En revanche, les mégacristaux auraient été apportés d’une zone plus profonde. Des exemples isolés de rupture d’une couche témoignent d’un ré-organisation périodique de l’empilement de cumulats semi-consolidés à cause d’un affaissement. Les structures dues à l’impact de blocs sédimentés, ainsi que la présence d’érosion magmatique et d’un niveau de magmas mixtes, indiquent que la stratification et le laminage se seraient formés directement à l’interface entre l’empilement des cumulats et du magma, et qu’un réservoir magmatique dynamique était présent au cours de la cristallisation entière du massif. Parce que le liquide résiduel issu des cumulats anorthositiques était plus dense que le plagioclase de composition intermédiaire, le plancher de l’intrusion a dû être incliné pour permettre un drainage efficace. Un tel plancher incliné dans l’intrusion de Poe Mountain serait dû à la montée diapirique des roches du noyau enrichies en mégacristaux de plagioclase, à densité relativement faible; la montée par diapirisme était en fait la cause de la recristallisation avancée de l’anorthosite du noyau et de la plupart des roches de la suite ZCA. L’intrusion de Poe Mountain démontre que l’assemblage d’une anorthosite protérozoïque requiert une chambre magmatique active, périodiquement regénérée, dans laquelle il y a ségrégation efficace de plagioclase et élimination du magma résiduel dense, et d’une déformation syn- à post-cristallisation, ce qui a mené à un immense volume de cumulats presque monominéraliques.

(Traduit par la Rédaction)

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