Avalonia is a terrane that accreted to Laurentia–Baltica during the development of the Appalachian–Caledonide Orogen. Interpretations of the timing of accretion have been constrained by comparing faunal affinities, overstep sequences, age and kinematics of inferred accretionary deformational events, and controversial paleomagnetic data. We show that the time of accretion of Avalonia may also be constrained by contrasts in the geochemical and isotopic signatures of its igneous rocks (which reflect the characteristics of the underlying continental basement and mantle) and sedimentary rocks (which reflect provenance). Early Silurian clastic sedimentary rocks of the Beechill Cove Formation, Antigonish Highlands, Nova Scotia, were deposited on Avalonian crust. The formation predominantly consists of approximately 80 m of siltstones and shales deposited in a nearshore environment and derived from the northeast. Their age is constrained by paleontological data and by directly underlying Late Ordovician – Early Silurian bimodal volcanic rocks that have typically Avalonian geochemical signatures. In comparison with typical Avalonian rocks, the Beechill Cove sediments are characterized by high SiO2, Ce/Yb, and initial 87Sr/86Sr, low Fe2O3, MgO, and TiO2, and strongly negative εNd(ur). These characteristics cannot be attributed to erosion of underlying Avalonian basement or coeval volcanic rocks and are consistent with derivation via significant transport from radiogenically enriched continental crust. εNd data are typical of Grenvillian basement compositions and suggest that the Beechill Cove sedimentary rocks were derived from an adjacent landmass with Grenvillian crust. The data, in conjunction with paleocontinental reconstructions and recent geochronological and structural data from the northern Appalachians, suggest that the Caledonide orogenic belt is the most likely source. Deposition of the Beechill Cove Formation is inferred to have occurred in an intracontinental basin associated with strike-slip tectonics during the oblique collision of the Avalon with Laurentia–Baltica.

Avalonia représente un terrane qui fut accrété à Laurentia–Baltica durant le développement de l'orogène Appalachien–Calédonien. Les interprétations portant sur la détermination de la période de l'accrétion ont été influencées par la comparaison des affinités fauniques, les discordances de séquences stratigraphiques, l'âge et la cinématique des évènements de déformation associés à l'accrétion inférée, et par les données paléomagnétiques controversées. Nous démontrons que d'autres facteurs peuvent contraindre la détermination du moment de l'accrétion, ce sont : les contrastes qui apparaissent dans les signatures géochimique et isotopique des roches ignées (reflétant les particularités du socle continental sous-jacent et du manteau), et la composition des roches sédimentaires (indiquant la provenance). Les roches sédimentaires clastiques de la Formation de Beechill Cove, Silurien précoce, dans les hautes terres d'Antigonish, Nouvelle-Écosse, furent déposées sur la croûte avalonienne. Cette formation est composée principalement d'environ 80 m de siltites et de shales accumulés en milieu infratidal, et dont les matériaux constitutifs sont dérivés du nord-est. L'âge de ces sédiments est contraint par les données paléontologiques, et par les roches volcaniques bimodales sur lesquelles ils reposent directement; ces roches volcaniques sont datées de l'Ordovicien tardif – Silurien précoce, et elles montrent des signatures géochimiques typiquement avaloniennes. Les sédiments de Beechill Cove, comparativement aux roches avaloniennes typiques, sont caractérisés par des valeurs élevées de SiO2, Ce/Yb et 87Sr/86Sr initiaux, par des teneurs faibles en Fe2O3, MgO et TiO2, et par des valeurs fortement négatives de εNd(ur). Ces particularités géochimiques ne sont pas le résultat de l'érosion du socle avalonien sous-jacent ou des roches volcaniques contemporaines, cependant, elles sont compatibles avec une provenance impliquant un transport substantiel de matériaux fournis par une croûte continentale enrichie d'éléments radiogéniques. Les valeurs de εNd sont typiques de la composition des roches du socle grenvillien, ce qui évoque la possibilité que les matériaux des roches sédimentaires de Beechill Cove proviennent d'un terrain adjacent à la croûte grenvillienne. Nos résultats, joints à ceux des reconstructions paléocontinentales, et des études géochronologiques et structurales récentes des Appalaches du Nord, suggèrent que la Zone de plissement de l'orogène Calédonien représente la source des sédiments la plus plausible. Le milieu de sédimentation des matériaux de la Formation de Beechill Cove peut être considéré comme étant un bassin intra-continental, associé à une tectonique de décrochements active durant la collision oblique de l'Avalonia avec Laurentia–Baltica. [Traduit par la rédaction]