Field relations, structure, and geochemistry of the Fisset Brook Formation in the Lake Ainslie - Gillanders Mountain area, central Cape Breton Island, Nova Scotia

Abstract

Detailed mapping shows that the Fisset Brook Formation in the Lake Ainslie - Gillanders Mountain area consists of a lowermost sedimentary unit overlain by basaltic and rhyolitic units. The sedimentary unit is mainly arkosic pebble conglomerate and siltstone, and unconformably overlies or is in faulted contact with older meta-morphic and plutonic rocks. Scattered gabbroic plutons and dykes in the sedimentary unit are interpreted to represent "feeders" to the overlying basaltic flows. The basaltic unit consists mainly of subaerial flows, locally interlayered and intermixed with red-brown siltstone. The overlying rhyolitic unit consists mainly of eutaxitic to spherulitic flows or welded tuffs, with less abundant lapilli tuff. In the Lake Ainslie area, these rocks occur in a north-south array of rhombic fault blocks, whereas in the Gillanders Mountain area, the dominant structure is a large-scale anticlinal fold closing toward the south, cored largely by rocks of the Fisset Brook Formation. The chemical compositions of the basalt and rhyolite in both areas have been modified by alteration, but discrimination diagrams using relatively immobile elements, including rare-earth elements, indicate that the basalts and gabbros are continental, within-plate tholeiites. The rhyolites also have features indicative of origin in a within-plate setting, but are depleted in Y, Zr, and rare-earth elements compared to A-type granites. A rhyolite sample yielded a U-Pb (zircon) age of 373 ± 4 Ma, thus indicating that the Fisset Brook Formation in the Lake Ainslie - Gillanders Mountain area is Middle to earliest Late Devonian in age, not Late Devonian to Early Carboniferous as previously inferred. RÉSUMÉ Une cartographie detaillée montre que la Formation Fisset Brook dans le secteur du lac Ainslie et du mont Gillanders est constitutée d'une base sédimentaire recouverte d'unités basaltique et rhyolitique. La base sédimentaire est principalement formée d'un conglomcrat de galets arkosiques et de siltstones; elle repose de façon discordante ou par contact faillé sur des roches métamorphiques et plutoniques. Les dykes et les plutons gabbrotques dispersés dans l'unité sédimentaire sont interprétés comme des systèmes d'alimentation » des écoulcments basaltiques sus-jacents. L'unité basaltique est principalement constitutée d'écoulements subécriens, localement interstratifies et entremelés de siltstone brun rougeâtre. L'unité rhyolitique sus-jacente est essentiellement composée d'écoulements eutaxiques à sphérolitiqucs ou de tufs soudés, avec des conglomérats volcaniques à lapilli dans une matrice fine moins abondants. Dans le secteur du lac Ainslie, ces roches se présenters en une rangée nord-sud de blocs faillés rhombiques, tandis que dans le secteur du mont Gillanders, la structure dominante est un plissement anticlinal à grande échelle qui se referme vers le sud et qui abrite en son cocur une quantité substantielle de roches de la Formation Fisset Brook. Les compositions chimiques du basalte et de la rhyolite des deux secteurs ont eété modifiées par alteration, mais des schémas de discrimination utilisant des éléments relativement immobiles, dont des éléments de terres rarcs, révèlent que les basaltes et les gabbros sont des tholéiites intra-plaque continentaux. Les rhyolites possedent en outre des caractéristiques qui témoignent qu'elles proviennent d'un cadre intra-plaque, mais elles sont pauvres en Y, en Zr et en éléments de terres rares comparativement aux granites de type A. Une datation au U-Pb (zircon) d'un échantillon de rhyolite lui a attribue un âge de 373 ± 4 Ma, ce qui révèle que la Formation Fisset Brook du secteur du lac Ainslie et du mont Gillanders remonte a la période du Dévonien moyen au début du Dévonien supérieur, et non à celle du Dévonien supérieur au Carbonifère inférieur comme on L'avait auparavant laisser entendre. [Traduit par la rédaction]