The Moosehorn Plutonic Suite, southeastern Maine and southwestern New Brunswick: age, petrochemistry, and tectonic setting
Authors: McLaughlin K. J. , Barr S. M. , Hill M. D. , Thompson M. D. , Ramezani J. , Reynolds P. H. 
Published: September 2014

The Moosehorn Plutonic Suite in the coastal Maine magmatic province covers an area of approximately 250 km2 in the area of Calais, Maine, and St. Stephen, New Brunswick. Based on a compilation of previous work combined with new field mapping, geochronology, and petrochemical data, the Moosehorn Plutonic Suite (MPS) is interpreted to consist mainly of five approximately contemporaneous plutons: Staples Mountain Gabbro, St. Stephen Gabbro, Calais Quartz Diorite, Baring Granite, and Elliott Mountain Diorite. The layered, sill-like Staples Mountain Gabbro is mainly mafic, whereas the larger St. Stephen Gabbro consists of a core of dunite and troctolite, surrounded by olivine gabbro and gabbro layers. The latter unit grades to quartz diorite of the Calais Quartz Diorite, the most extensive component of the MPS. The Baring Granite consists of medium-grained biotite monzogranite, which is widely mingled with quartz diorite and diorite of the Calais Quartz Diorite. The latest pluton of the MPS appears to be the Elliott Mountain Diorite, which consists mainly of texturally varied dioritic rocks. Each pluton of the MPS is interpreted to have formed by magma differentiation to produce a range of derived compositions. Evidence for mingling and mixing between magmas is also widespread in the MPS, but was not investigated during this study.
A sample from the Baring Granite yielded a U-Pb (zircon) crystallization age of 421.1 ± 0.8 Ma) and phlogopite from the olivine gabbro unit of the St. Stephen Gabbro yielded a 40Ar/39Ar cooling age of 421 ± 4 Ma. The gabbroic parts of the St. Stephen Pluton and the Calais Quartz Diorite are similar in petrochemistry to mafic and intermediate parts of the Bocabec Pluton of the Saint George Batholith whereas the Baring Granite is similar to the granitic parts of the Bocabec Pluton. Plutons of the MPS generally have calc-alkalic to within-plate chemical characteristics, and their slightly negative (– 0.4) to moderately positive (+3.4) åNd values are consistent with formation by melting of primitive lower crust, such as may have been present below the Mascarene and Ellsworth terranes. Melting likely occurred in a back-arc setting related to juxtaposition in the late Silurian between these terranes and more outboard terranes of the northern Appalachian orogen.

RÉSUMÉ

Le cortège plutonique de Moosehorn dans la province magmatique et côtière du Maine couvre une superficie d'environ 250 kilomètres carrés dans la région de Calais, au Maine, et de St. Stephen, au Nouveau-Brunswick. Selon une compilation de travaux antérieurs combinés à de nouvelles données pétrochimiques, géochronologiques et car-tographiques obtenues sur le terrain, le cortège plutonique de Moosehorn (CPM) est interprété comme un ensemble principalement composé de cinq plutons plus ou moins cinq syngénétiques : le gabbro du mont Staples, le gabbro de St. Stephen, la diorite quartzite de Calais, le granite de Baring et la diorite du mont Elliott. Le gabbro stratifié en filons-couches du mont Staples est principalement mafique, tandis que le gabbro plus vaste de St. Stephen est consti-tué d'un noyau de dunite et de troctolite, entouré de strates de gabbro et de gabbro à olivine. Cette dernière unité se classe parmi la diorite quartzite du pluton de diorite quartzite de Calais, l'élément le plus étendu du CPM. Le granite de Baring est constitué de monzogranite à biotite à grain moyen, abondamment mêlé à de la diorite quartzite et à de la diorite du pluton de diorite quartzite de Calais. Le pluton le plus récent du CPM semble être la diorite du mont Elliott, principalement constituée de roches dioritiques de textures diverses. Chaque pluton du CPM se serait, selon les interprétations, formé par différenciation magmatique ayant produit un éventail de compositions dérivées. Les indices témoignant d'un mélange et d'un mixage entre les magmas sont également répandus dans le CPM, mais ils n'ont pas été analysés dans le cadre de la présente étude.
Un échantillon du granite de Baring a été situé à 421,1 ± 0,8 Ma par cristallisation au U-Pb (à partir du zircon) et une datation de la phlogopite de l'unité de gabbro à olivine du gabbro de St. Stephen a situé son âge de refroidissement 40Ar/39Ar à 421± 4 Ma. Les parties gabbroïques du pluton de St. Stephen et de la diorite quartzite de Calais présentent une pétrochimie semblable aux parties mafiques et intermédiaires du pluton de Bocabec du batholite de Saint George, tandis que le granite de Baring ressemble aux parties granitiques du pluton de Bocabec. Les plutons du CPM possèdent généralement des caractéristiques chimiques calco-alcalines à intra-plaque, et leurs valeurs åNd légèrement négatives (– 0,4) à moyennement positives (+3,4) correspondent à une formation par fusion de la croûte inférieure primitive, comme celle pouvant être survenue au-dessous des terranes de Mascarene et d'Ellsworth. La fusion est probablement survenue dans un cadre arrière-arc apparenté à une juxtaposition de ces terranes et des terranes plus limitrophes de l'orogène du nord des Appalaches au cours du Silurien tardif.
[Traduit par la rédaction]