Early history of the Midcontinent Rift inferred from geochemistry and sedimentology of the Mesoproterozoic Osler Group, northwestern Ontario

The Mesoproterozoic 1108-1105 Ma Osler Group ,a3k m thick succession of basaltic flows and sedimentary units on the north shore of Lake Superior, is among the oldest expressions of the Midcontinent Rift. Basal sediments of the Simpson Island Formation (new name) deposited by braided fluvial systems record westward transport of debris eroded from local Archean and Proterozoic rock units. Strata deposited by this fluvial system are intercalated with, and overlain by, ocean-island basalt (OIB)-like basalts, which become increasingly contaminated up section ( eNd(1100Ma) = +0.3 to -5.3). The light rare-earth element (LREE) enriched (La/Smn = 1.5-3.9) and heavy REE (HREE) fractionated (Gd/Ybn = 1.5-3.7) subaerial flows are divisible into two units that correlate with other sections of the Osler Group to the east, but simple correlations with more distant sequences are difficult. The volcanic rock dominated portion of the succession is overlain by a thin (25 m thick) conglomerate-sandstone assemblage representing southeast progradation of an alluvial fan in a semi-arid climatic setting. Clast lithologies and geochemistry indicate no extra-rift detritus was delivered from the hinterland of the fan. Various lines of evidence in both volcanic and sedimentary rocks support a scenario where early, pre-1108 Ma, subsidence along a north-south axis from the western arm of the rift to the Nipigon Embayment was replaced by subsidence along the east-west rift axis between 1108 and 1105 Ma. Resume : Le Groupe d'Osler (Mesoproterozoique, 1108-1105 Ma), une succession de coulees basaltiques et d'unites sedimentaires d'une epaisseur de 3 km sur la rive nord du lac Superieur, est l'une des plus anciennes expressions du rift mi-continental. Les sediments a la base de la Formation Simpson Island (nouveau nom), deposes par un systeme fluvial anastomose, enregistrent le transport vers l'ouest de debris erodes des unites rocheuses locales archeennes et proterozoiques. Des basaltes de points chauds recouvrent et sont intercales avec les strates deposees par ce systeme fluvial; ces basaltes sont de plus en plus contamines en remontant la section (eNd(1100Ma) = +0.3 to -5.3). Les ecoule- ments sub-aeriens de terres rares legeres enrichies (La/Smn = 1,5-3,9) et de terres rares lourdes enrichies fractionnees (Gd/Ybn = 1,5-3,7) peuvent etre divises en deux unites qui correspondent a d'autres sections du Groupe d'Osler vers lst, mais de simples correlations avec des sequences plus eloignees sont difficiles. La portion de la succession dominee par des roches volcaniques est recouverte d'un mince (25 m) assemblage conglomerat-gres qui represente la prograda- tion vers le sud-est d'un delta alluvionnaire dans un environnement climatique semi-aride. La lithologie des clastes et la geochimie indiquent qu'aucun detritus hors du rift ne provient de l'arriere pays du delta. Diverses preuves a la fois dans les roches sedimentaires et les roches volcaniques soutiennent un scenario selon lequel une subsidence precoce (avant 1108 Ma) le long d'un axe nord-sud a partir du bras ouest du rift vers la baie Nipigon a ete remplacee par de la subsidence le long de l'axe est-ouest du rift entre 1108 et 1105 Ma.