A Lower Carboniferous two-stage extensional basin along the Avalon–Meguma terrane boundary: evidence from southeastern isle Madame, Nova Scotia
Authors: Force Eric R. , Barr Sandra M. 
Published: September 2014

Anomalously thick and coarse clastic sedimentary successions, including over 5000 m of conglomerate, are exposed on isle Madame off the southern coast of Cape Breton island. Two steeply to moderately dipping stratigraphic packages are recognized: one involving Horton and lower Windsor groups (Tournasian–Visean); the other involving upper Windsor and Mabou (Visean–Namurian) groups. Also anomalous on isle Madame are three long narrow belts of “basement” rocks, together with voluminous chloritic microbreccia and minor semi-ductile mylonite, which are separated from the conglomerate-dominated successions by faults. The angular relations between the cataclastic rocks and the conglomerate units, combined with the presence of cataclasite clasts in the conglomerate units and evidence of dip-slip faults within the basin, suggest an extensional setting, where listric normal faults outline detachment allochthons. Allochthon geometry requires two stages of extension, the older stage completed in early Windsor Group time and including most of the island, and the more local younger stage completed in Mabou Group time. Domino-style upper-plate faulting in the younger stage locally repeated the older detachment relation of basement and conglomerate to form the observed narrow belts. Re-rotation of older successions in the younger stage also locally overturned the Horton Group. These features developed within a broad zone of Carboniferous dextral transcurrent faulting between already-docked Avalon and Meguma terranes. Sites of transpression and transtension alternated along the Cobequid-Chedabucto fault zone that separated these terranes. The earlier extensional features in isle Madame likely represent the northern headwall and associated clastic debris of a pull-apart or other type of transtensional basin developed along part of this fault zone that had become listric; they were repeated and exposed by being up-ended in the second stage of extension, also on listric faults. The two-stage history on isle Madame exposes the deeper parts of one of the Horton-age extensional basins of the Maritimes, others of which have been described as half-grabens based on their shallower exposures.

RÉSUMÉ

Des successions sédimentaires clastiques exceptionnellement épaisses et grossières, dont plus de 5000 mètres de conglomérat, affl eurent sur l’île Madame au large de la côte méridionale de l’île du Cap-Breton. On distingue deux ensembles stratigraphiques fortement à modérément inclinés : l’un comprenant le groupe de Horton et la partie in-férieure du groupe de Windsor (Tournaisien-Viséen); l’autre comprenant la partie supérieure du groupe de Windsor et le groupe de Mabou (Viséen-Namurien). On relève un autre ensemble anomal sur l’île Madame : trois longues ceintures étroites de roches « du socle », ainsi que de volumineuses microbrèches chloriteuses et une quantité modeste de mylonite semi-ductile, séparées des successions à prédominance de conglomérat par des failles. Les rapports an-gulaires entre les roches cataclastiques et les unités de conglomérat, conjugués à la présence de clastes de cataclastite dans les unités de conglomérat et à la manifestation de failles à rejet incliné à l’intérieur du bassin, laissent supposer un milieu de distension, où des failles normales listriques délimitent des terrains allochtones de décollement. La géo-métrie des terrains allochtones suppose deux stades de distension, le stade le plus ancien ayant pris fi n au début de la période du groupe de Windsor et incluant la majeure partie de l’île, et un stade récent plus local ayant pris fi n au cours de l’époque du groupe de Mabou. La formation de failles en chaîne dans la lèvre supérieure au cours du stade plus récent a répété par endroits l’ancienne géométrie du socle et du conglomérat, reproduite par des décollements, pour former les ceintures étroites observées. Une nouvelle rotation des successions anciennes au cours du stade récent a par ailleurs renversé localement les successions du groupe de Horton. Ces particularités se sont manifestées à l’intérieur d’une vaste zone de jeux de failles de coulissage dextres du Carbonifère entre les terranes déjà ancrés d’Avalon et de Meguma. Les sites de transpression et de transtension ont alterné le long de la zone faillée de Cobequid-Chedabucto qui sépare ces terranes. Les indices d’extension plus précoces sur l’île Madame représentent vraisemblablement le mur d’amont septentrional et les débris clastiques associés d’un bassin de transtension à écartement ou d’un autre type s’étant développé le long d’une partie de la zone faillée qui est devenue listrique; ils ont été répétés et en sont venus à affl eurer après un culbutage au cours du deuxième stade d’extension, ayant également affecté les failles listriques. Le passé en deux stades de l’île Madame met à découvert des parties plus profondes de l’un des bassins d’extension des Maritimes de la période de Horton, dont les autres parties ont été décrites en tant que demi-grabens d’après leurs affl eurements plus proches de la surface.

[Traduit par la redaction]