Detrital Zircon Geochronology Across the Chopawamsic Fault, Western Piedmont of North-Central Virginia: Implications for the Main Iapetan Suture in the Southern Appalachian Orogen
Academic Article
Overview
Research
Identity
Additional Document Info
Other
View All
Overview
abstract
The Chopawamsic fault potentially represents the main Iapetan suture, previously unidentified in the southern extent of the Appalachian orogen. The fault trends through the north-central portion of the western Piedmont of Virginia and separates the composite metaclastic Potomac terrane, commonly interpreted to be of Laurentian affinity, from the Chopawamsic terrane, the remains of a Middle Ordovician volcanic arc of uncertain crustal affinity. To gain insight on the first-order orogenic significance of the Chopawamsic fault, we report the results of LAICPMS UPb analyses of 1,289 detrital zircons from 13 metasedimentary rock samples collected from both sides of the fault. The near exclusivity of Middle Ordovician zircon grains (ca. 470 460 Ma) in four sampled metasedimentary rocks of the Chopawamsic Formation likely represents the detrital recycling of syndepositional Chopawamsic volcanic rocks. A subset of Cambrian and older grains hint at one or more additional, older sources. Samples from the Potomac terrane include mostly Mesoproterozoic zircon grains and these results are consistent with previous interpretations that the metaclastic rocks are Laurentian-derived. The youngest zircons (ca. 550 500 Ma) and the age of cross-cutting plutons indicate that at least some parts of the Potomac terrane are Late Cambrian Early Ordovician. The results imply temporally discrete and geographically isolated sedimentary systems during deposition of sedimentary rocks in the Chopawamsic and Potomac terranes. Metasedimentary rocks near Storck, Virginia, previously identified as a successor basin, contain detrital zircon populations that indicate they are actually peri-Gondwanan derived metasedimentary rocks unrelated to a successor basin system; their geographic position between the Laurentian-derived Potomac terrane and the Chopawamsic terrane suggests a peri-Gondwanan affinity for the Chopawamsic arc and geographic separation of the Chopawamsic and Potomac terranes in the Middle Ordovician. Consequently, we tentatively support the hypothesis that the Chopawamsic fault system represents the main Iapetan suture in the southern Appalachian orogen. Most detrital zircons from samples of the Arvonia successor basin crystallized in the OrdovicianSilurian or Mesoproterozoic. These data suggest that the Arvonia basin was deposited in the latest Ordovician to Early Silurian only after the Late Ordovician accretion of the Chopawamsic arc to Laurentia. SOMMAIRELa faille de Chopawamsic reprsente peut-tre la principale suture japtienne, non-reconnue dans prolongement sud de lorogne des Appalaches. La faille traverse la portion nord du centre du piedmont ouest de Virginie et spare le terrane mtaclastique de Potomac, daffinit laurentienne pensait-on, du terrane de Chopawamsic, vestige dun arc volcanique de lOrdovicien moyen daffinit crustale incertain. Afin de mettre en lumire la signification orognique premire de la faille de Chopawamsic, nous prsentons les rsultats danalyses U-Pb par ICPMS par AL sur 1 289 zircons dtritiques provenant de 13 chantillons de roches mtasdimentaires prlevs de chaque ct de la faille. Lexistence quasi-exclusive de grains de zircon de lOrdovicien moyen (env. 470 460 Ma) dans quatre roches mtasdimentaires de la Formation de Chopawamsic reprsente vraisemblablement le recyclage dtritique des roches volcaniques synsdimentaires de Chopawamsic. Un sous-ensemble de grains cambriens et plus anciens, voque lexistence dune ou plusieurs sources plus anciennes additionnelles. Les chantillons du terrane de Potomac renferment principalement des grains de zircon du Msoprotrozoque, ce qui correspond avec les interprtations antrieures voulant que les roches mtaclastiques soient dorigine laurentienne. Les zircons les plus jeunes (env. 550 500 Ma) ainsi que lge des plutons qui recoupe lencaissant indiquent quau moins certaines parties du terrane de Potomac sont de la fin du Cambrien ou du dbut de lOrdovicien. Les rsultats impliquent lexistence de systmes sdimentaires distincts au cours du temps, et isols gographiquement durant le dpt des roches sdimentaires dans les terranes de Chopawamsic et de Potomac. Les roches mtasdimentaires prs de Storck en Virginie, jadis interprtes comme bassin successeur, renferment des populations de zircons dtritiques qui indiquent quils proviennent en fait de roches mtasdimentaires pri-gondwaniennes sans rapport avec un systme de bassin successeur; leur localisation gographique entre le terrane de Potomac issu des Laurentides et le terrane de Chopawamsic porte penser que larc de Chopawamsic est daffinit pri-gondwanienne, et que les terranes de Chopawamsic et de Potomac lOrdovicien moyen taient spars gographiquement. En consquence il nous semble justifi de proposer que le systme de faille de Chopawamsic reprsente la principale suture japtienne dans le sud de lorogne des Appalaches. La plupart des zircons dtritiques des chantillons du bassin successeur dArvonia ont cristalliss entre lOrdovicien et le Silurien ou au Msoprotrozoque. Ces donnes suggrent que le bassin dArvonia sest rempli de la fin entre lOrdovicien et le dbut du Silurien, seulement aprs laccrtion de larc de Chopawamsic la Laurentie, la fin de lOrdovicien.
