The Spi Lake Formation of the central Hearne domain, western Churchill Province, Canada: an axial intracratonic continental tholeiite trough above the cogenetic Kaminak dyke swarm

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Abstract

The Spi Group is a package of plagioclase porphyritic, amygdaloidal basalt flows and sandstone (Spi Lake Formation) conformably overlain by coarse conglomerate and sandstone (Old Boot Formation). These unconformably overlie the Kaminak Lake segment of the Central Hearne supracrustal belt, western Churchill Province. The Spi Group developed in a small, isolated basin (8 km2) and is older than the Paleoproterozoic Hurwitz Group. Our data demonstrate that the basalts of the Spi Lake Formation are genetically related to the ca. 2450 Ma Kaminak dyke swarm, a speculation previously promoted by some workers based on field characteristics alone. They are continental tholeiites with large ion lithophile and light rare-earth element enriched multielement profiles with prominent high field-strength element troughs. The 143Nd/144Nd compositions overlap the contemporaneous chondritic bulk-earth data. All of these are features we infer to have resulted from mixing of melts from dominantly depleted mid-ocean ridge basalt (MORB) mantle with low-degree partial melts of metasomatically enriched sub-continental lithospheric mantle. These composite magmas then underwent clinopyroxene + plagioclase ± olivine fractionation with minor assimilation of local tonalitic middle crust. The Spi Lake basin is <1 km wide, trends 020° parallel to Kaminak dykes but is discordant to the more common 045° to 070° trends of fold keels of the Hurwitz Group. The basin is a graben filled first with basalt and then molassoid sediments, representing the expression of crustal extension associated with Kaminak dyke emplacement. This indicates that the present erosional surface in the region is broadly at the same level as at the time of both Hurwitz and Spi Group deposition.

Le Groupe de Spi est un ensemble de plagioclases porphyriques, de coulées de basalte amygdaloïde et de grès (Formation de Spi Lake) sur lequel reposent de manière concordante un conglomérat grossier et un grès (Formation de Old Boot). L'ensemble repose en discordance sur le segment Kaminak Lake de la ceinture supracrustale centrale Hearne, dans l'ouest de la province de Churchill. Le Groupe de Spi s'est développé dans un petit bassin isolé (8 km2) et il est plus ancien que le Groupe de Hurwitz (Paléoprotérozoïque). Nos données montrent que les basaltes de la Formation de Spi Lake sont génétiquement reliés à l'essaim de dykes Kaminak, ∼2450 Ma; une spéculation avancée antérieurement par des chercheurs qui se sont basés uniquement sur les caractéristiques de terrain. Il s'agit de tholéiites continentales avec des profils multi-éléments enrichis en éléments lithosphériques à grand rayon ionique et en terres rares légères et comportent des fosses remarquables d'éléments à champ électrostatique élevé. Les teneurs en 143Nd/144Nd chevauchent les valeurs de la composition terrestre générale chondritique contemporaine. Toutes ces mesures sont des caractéristiques qui, selon nous, découlent du mélange de fusions provenant du manteau principalement appauvri en basaltes de la dorsale médio-océanique avec un faible niveau de fusions partielles du manteau lithosphérique sub-continental métasomatiquement enrichi. Ces magmas composites ont ensuite subi une cristallisation fractionnée clinopyroxène + plagioclase ± olivine avec une assimilation mineure de la croûte moyenne locale tonalitique. Le bassin du lac Spi a une largeur < 1 km et il a une direction de 020°, parallèle aux dykes Kaminak, mais qui diffère des tendances plus générales de 045° à 070° des plis serrés en forme de quille de bateau du Groupe de Hurwitz. Le bassin est un graben de basalte rempli de sédiments de type molasse, représentant l'expression de l'extension de la croûte associée à la mise en place des dykes Kaminak. Cela indique que la présente surface d'érosion dans la région est relativement au même niveau qu'au moment de la déposition des groupes de Nurwitz et de Spi.

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