Original paper

40Ar-39Ar and U-Pb dating of Cretaceous continental rift-related magmatism on the northeast Canadian Arctic margin

Estrada, Solveig; Henjes-Kunst, Friedhelm

Abstract

Cretaceous igneous rocks related to the Canadian part of the High Arctic Large Igneous Province (HALIP) were investigated geochronologically using the U-Pb and Ar-Ar methods. The study focused on the predominantly alkaline bimodal Wootton Intrusive (WIC) and Hansen Point Volcanic complexes (HPVC) at northwest Ellesmere Island. Outcrops of these igneous suites form two parallel NE-SW striking chains and are tectonically controlled by pre-existing fault zones (Mitchell Point and Emma Fiord fault zones). Gabbro, granite and quartz syenite of the WIC yielded identical U-Pb zircon and in part titanite ages with a weighted mean of 92.1 ± 0.1 Ma whereas the weighted mean U-Pb zircon age of three microgranites is 92.7 ± 0.3 Ma. These dates indicate a very short time span for intrusion of the WIC of probably less than 1 Ma. The main interval for the emplacement of the HPVC is bracketed by Ar-Ar feldspar and whole-rock ages of 83 ± 2 Ma to 77 ± 4 Ma without significant age differences between the two chains. Tholeiitic mafic dykes cutting Proterozoic to early Palaeozoic metamorphic rocks in the vicinity of the HPVC yielded a wide range of Ar-Ar whole-rock ages (c. 122 to 94 Ma). These rocks can be temporally and geochemically correlated with the basalts of the Isachsen and Strand Fiord formations of the Sverdrup Basin. The Ar-Ar whole-rock age of 101 ± 6 Ma of a basalt from Mokka Fiord, eastern Axel Heiberg Island, fits also to the late Albian to early Cenomanian stratigraphic age of the Strand Fiord Formation. Ar-Ar ages of 49 and 46 Ma for two HPVC-type rhyolites from northeast Wootton Peninsula are interpreted to date hydrothermal overprint of older volcanics, associated with a reactivation of the Mitchell Point Fault Zone in the Eocene.

Kurzfassung

Kretazische Magmatite, die dem kanadischen Teil einer magmatischen Großprovinz in der Arktis (High Arctic Large Igneous Province, HALIP) zugerechnet werden, wurden geochronologisch mithilfe der U-Pb- und Ar-Ar-Methoden untersucht. Im Mittelpunkt standen die bimodalen Alkali-Serien des Wootton-Intrusiv-Komplexes und des Hansen-Point-Vulkanit-Komplexes im nordwestlichen Ellesmere Island. Diese Vorkommen bilden zwei parallele, NE-SW-streichende Züge, die durch alt angelegte Störungszonen (Mitchell-Point- und Emma-Fiord-Störungszone) tektonisch kontrolliert werden. Gabbro-, Granit- und Quarzsyenit-Proben des Wootton-Komplexes ergaben identische U-Pb-Zirkon- und teilweise -Titanitalter mit einem Mittelwert von 92,1 ± 0,1 Ma, während der Mittelwert der U-Pb-Zirkonalter von drei Mikrogranit-Proben 92,7 ± 0,3 Ma beträgt. Die Altersdaten zeigen, dass die Intrusion des Wootton-Komplexes in einer sehr kurzen Zeitspanne von möglicherweise weniger als 1 Ma erfolgte. Das Hauptintervall für die Platznahme des Hansen-Point-Vulkanit-Komplexes lässt sich mit Ar-Ar-Feldspat- und Gesamtgesteins-Altern auf 83 ± 2 Ma bis 77 ± 4 Ma eingrenzen, wobei zwischen den beiden Zügen keine signifikanten Altersunterschiede bestehen. Tholeiitische mafische Gesteinsgänge in proterozoischen bis frühpaläozoischen metamorphen Gesteinen in der Umgebung der Hansen-Point-Vorkommen ergaben ArAr-Gesamtgesteinsalter von 122 bis 94 Ma. Sie lassen sich zeitlich und geochemisch mit den Basalten der Isachsen- und Strand-Fiord-Formation des Sverdrup-Beckens korrelieren. Ein Basalt vom Mokka Fiord, östliches Axel Heiberg Island, hat ein Ar-Ar-Gesamtgesteinsalter von 101 ± 6 Ma, das ebenfalls zum stratigrafischen Alter (spätes Alb bis frühes Cenoman) der Strand-Fiord-Formation passt. Ar-Ar-Alter von ca. 49 und 46 Ma an zwei dem Hansen-Point-Vulkanit-Komplex zugerechneten Rhyolithen von der nordöstlichen Wootton-Halbinsel werden als Alter einer hydrothermalen Überprägung älterer Vulkanite in Verbindung mit einer Reaktivierung der Mitchell-Point-Störungszone im Eozän interpretiert.

Keywords

high arctic large igneous province (halip)geochronologyalkaline volcanismtholeiitic volcanismwootton intrusive complexhansen point volcanic complexmitchell point fault zoneyelverton bayellesmere islandaxel heiberg island