The Norumbega Fault Zone, Maine: a mid- to shallow-level crustal section within a transcurrent shear zone

From studies of structure, metamorphism, and geochronology we have evidence that the Norumbega Fault Zone represents a transition from mid- to shallow crustal levels in a dextral, transcurrent shear zone within the northern Appalachian Orogen. The Norumbega Fault Zone strikes parallel to the orogen (northeast-southwest), is ~5 to 30 km wide, and is characterized by distributed ductile dextral shear fabrics in the southwestern section with a transition to brittle fabrics toward the northeast. Within the zone of distributed shear, deformation is partitioned into local zones of very high strain. Upright, isoclinal folds are common in areas of high and low strain. Metamorphic grade decreases from amphibolite facies in the southwest to sub-green schist facies in the northeast. 40Ar/39Ar mineral ages from recrystallized minerals in a high strain zone, regional cooling ages in areas of lower strain, and metamorphic textures are consistent with a polyphase history of deformation. We interpret a younging trend in 40Ar/39Ar cooling ages toward the northeast, together with the deformational fabrics andmetamorphic features, to represent exhumation of the southwestern section of the Norumbega Fault Zone from mid-crustal levels during the polyphase history of this transcurrent zone. The Norumbega Fault Zone may therefore serve as a model for deformational processes at mid- to shallow crustal levels in active strike-slip systems. RESUME Des etudes de la structure, du metamorphisme et de la geochronologic nous fournissent la preuve que la zone faillee de Norumbega represente une transition des niveaux crustaux moyens a des niveaux peu profonds dans une zone de cisaillement transversal dextrale a l'interieur de la partie septentrionale de l'orogene appalachien. La zone faillee de Norumbega suit une direction parallele a l'orogene (nord-est-sud-ouest); die a cinq a 30 km de largeur; et elle est caracterisec par des structures cisaillees dextrales deformables se ramifiant dans la section sud-ouest avec une transition a des structures cassantes vers le nord-est. A l'interieur de la zone de cisaillement ramifie, la deformation est divisee en zones locales de tres forte contrainte. Les plis droits isoclinaux sont courants dans les secteurs de forte et faible contrainte. L'intensite du metamorphisme decroit d'un facies a amphibolite dans le sud-ouest a un facies secondaire de schistes verts dans le nord-est. Les periodes minerales 40Ar/39Ar des mineraux recristallises dans une zone de forte contrainte, les periodes de refroidissement regional dans les secteurs de faible contrainte et les textures metamorphiques correspondent a une orogenese polyphasee. Nous interpretons la tendance de rajeunissement dans les periodes de refroidissement 40Ar/39Ar vers le nord-est, de meme que les textures de deformation et les caracteristiqucs metamorphiques, comme une exhumation de la section sud-ouest de la zone faillee de Norumbega depuis les niveaux crustaux moyens pendant l'histoire polyphasee de cette zone transversale. La zone faillee de Norumbega pourrait, par consequent, servir de modele pour les processus de deformation aux niveaux variant de moyens a peu profonds dans les systemes a decrochement. [Traduit par la redaction]