Tectonic Evolution of the Adirondack Mountains and Grenville Orogen Inliers within the USA

Recent investigations in geochronology and tectonics provide important new insights into the evolution of the Grenville Orogen in North America. Here, we summarize results of this research in the USA and focus upon ca. 1.4–0.98 Ga occurrences extending from the Adirondack Mountains to the southern Appalachians and Texas. Recent geochronology (mainly by U/Pb SHRIMP) establishes that these widely separated regions experienced similar tectonomagmatic events, i.e., the Elzevirian (ca. 1.25–1.22 Ga), Shawinigan (ca. 1.2–1.14 Ga), and Grenvillian (ca. 1.09–0.98 Ga) orogenies and associated plate interactions. Notwithstanding these commonalities, Nd model ages and Pb isotopic mapping has revealed important differences that are best explained by the existence of contrasting compositions of deep crustal reservoirs beneath the Adirondacks and the southern Appalachians. The isotopic compositions for the Adirondacks lie on the same Pb–Pb array as those for the Grenville Province, the Granite-Rhyolite Province and the Grenvillian inliers of Texas suggesting that they all developed on Laurentian crust. On the other hand, data from the southern Appalachians are similar to those of the Sunsas Terrane in Brazil and suggest that Amazonian crust with these Pb–Pb characteristics was thrust onto eastern Laurentia during its Grenvillian collision with Amazonia and subsequently transferred to the latter during the late Neoproterozoic breakup of the supercontinent, Rodinia, and the formation of the Iapetus Ocean. The ca. 1.3–1.0 Ga Grenville Orogen is also exposed in the Llano Uplift of Texas and in small inliers in west Texas and northeast Mexico. The Llano Uplift contains evidence for a major collision with a southern continent at ca. 1.15–1.12 Ga (Kalahari Craton? ), magmatic arcs, and back-arc and foreland basins, all of which are reviewed. The Grenvillian Orogeny is considered to be the culminating tectonic event that terminated approximately 500 m.y. of continental margin growth along southeastern Laurentia by accretion, continental margin arc magmatism, and metamorphism. Accordingly, we briefly review the tectonic and magmatic histories of these Paleoproterozoic and Mesoproterozoic pre-Grenvillian orogens, i.e., Penokean, Yavapai, and Mazatzal as well as the Granite-Rhyolite Province and discuss their ~5000 km transcontinental span.SOMMAIREDes recherches recentes en geochronologie et en tectonique revelent d’importants faits nouveaux sur l’evolution de l’orogenie de Grenville en Amerique du Nord. Nous presentons ici un sommaire des resultats de cet effort de recherche aux USA en mettant l’accent sur les indices dates entre env. 1,4 et 0,98 Ga, a partir des monts Adirondack jusqu’au sud des Appalaches et au Texas. Des donnees geochronologiques recentes (par microsonde SHRIMP principalement) indiquent que les roches de ces regions tres eloignees les unes des autres ont subies l’effet d’episodes tectonomagmatiques similaires, par exemple, aux orogeneses de l’Elzevirien (env. 1.25–1.22 Ga), de Shawinigan (env. 1.2–1.14 Ga), et du Grenvillien (env. 1.09–0.98 Ga), ainsi que des interactions des plaques associees. Malgre ces points communs, la chronologie Nd et la cartographie isotopique Pb a revele des differences importantes qui s’expliquent plus aisement par des compositions contrastees des reservoirs profonds de croute sous les Adirondacks et le sud des Appalaches. Les compositions isotopiques des Adirondacks sont de la meme gamme Pb-Pb que ceux de la Province de Grenville, de la Province Granite-rhyolite et des boutonnieres grenvilliennes du Texas, suggerant qu'ils se sont tous developpees sur la croute des Laurentides. Par ailleurs, les donnees des Appalaches du sud sont semblables a celles du terrane de Sunsas au Bresil, ce qui incite a penser que la croute amazonienne, avec de telles caracteristiques Pb-Pb, a ete poussee sur la portion est de Laurentia lors de sa collision grenvillienne avec l’Amazonie puis laissee a cette derniere au cours de la rupture du supercontinent Rodinia vers la fin du Neoproterozoique, avec la formation de l'ocean Iapetus. L’orogene de Grenville (1,3 a 1,0 Ga env.) est egalement expose dans le soulevement de Llano au Texas et dans de petites boutonnieres dans l'ouest du Texas et le nord du Mexique. Le soulevement de Llano montre des indices d'une collision majeure avec un continent au sud, entre env. 1,15 et 1,12 Ga (craton de Kalahari? ), des zones d’arcs magmatiques, d'arriere-arc et de bassin d'avant-pays, chacun etant presente ci-dessous. L'orogenese de Grenville est considere comme l'evenement tectonique culminant qui marque la fin d’une periode d’environ 500 ma d’accroissement de la marge continentale le long de la bordure sud-est de la Laurentie, par accretion, magmatisme d’arc de marge continentale, et metamorphisme. C’est pourquoi, nous passons brievement en revue l'histoire tectonique et magmatique de ces orogenes pre-grenvilliennes paleoproterozoiques et mesoproterozoiques, penokeenne, de Yavapai, et de Mazatzal ainsi que la Province de Granite-rhyolite, et discutons de son etendue sur env. 5 000 km.