Further detrital zircon evidence for peri-Gondwanan blocks in the central Appalachian Piedmont Province, USA

Evidence for exotic terranes in the central Appalachian Piedmont Province is fragmented between central Virginia, northern Maryland, and southeastern Pennsylvania. Here we present laser ablation-inductively coupled plasma mass spectrometry data from detrital zircon that support the presence of an exotic terrane in this region. U-Pb dating of detrital zircon from new samples of the Storck quartzite (central Virginia) and the Hoods Mill rocks (northern Maryland) confirms the presence of a major peak at ca. 630-610 Ma in these units. These ages are consistent with derivation from Gondwana, but not Ediacaran Laurentia. Further, modern [epsilon]Hf values of five of the ca. 670-580 Ma grains in these samples are inconsistent with derivation from the few plutons of this age in Ediacaran Laurentia. The Loch Raven Schist and a metasedimentary xenolith in the Wilmington Complex contain a smaller proportion of ca. 670-580 Ma grains than the Storck quartzite and the Hoods Mill rocks, but more such grains than in sediment derived from Ediacaran Laurentia, so we tentatively conclude that these two units also received sediment from Gondwana. Detrital zircon ages from the Piney Run Formation, Pleasant Grove Schist, Prettyboy Schist, and Wissahickon Formation allow sediment provenance solely in Ediacaran Laurentia. We also present new zircon spot U-Pb and Lu-Hf isotopic data from western Newfoundland plutons for comparison with these types of data from the detrital zircon. Intrusion ages of the Steel Mountain Anorthosite, Disappointment Hill Tonalite, and Round Pond Granite are 608 [+ or -] 12, 600 [+ or -] 8, and 590 [+ or -] 9 Ma, respectively. None of these units was derived entirely from the depleted mantle. Key words: zircon, radiogenic isotopes, Appalachians, exotic terrane, orogeny. Les preuves de la presence de terranes exotiques dans la province du piemont des Appalaches entre le centre de la Virginie, le nord du Maryland et le sud-est de la Pennsylvanie sont fragmentaires. Nous presentons des donnees de spectrometrie de masse a plasma induit couplee a l'ablation laser (LA-ICPMS) issues de zircons detritiques qui appuient l'interpretation de la presence d'un terrane exotique dans cette region. La datation U-Pb sur zircons detritiques issus de nouveaux echantillons de la quartzite de Storck (Virginie centrale) et des roches de Hoods Mill (nord du Maryland) confirme la presence d'un pic important vers 630-610 Ma dans ces unites. Ces ages concordent avec une provenance du Gondwana, mais non de la Laurentie ediacarienne. En outre, les valeurs de [epsilon]Hf modernes de cinq des grains d'environ 670-580 Ma dans ces echantillons ne concordent pas avec une provenance des quelques plutons de cet age en Laurentie ediacarienne. Le schiste de Loch Raven et un xenolite metasedimentaire du complexe de Wilmington renferment une plus faible proportion de grains d'environ 670-580 Ma que la quartzite de Storck et les roches de Hoods Mill, mais une proportion plus grande de ces grains que dans des sediments provenant de la Laurentie ediacarienne; nous concluons donc provisoirement que ces deux unites ont egalement recu des apports de sediments du Gondwana. Des ages de zircons detritiques de la Formation de Piney Run, du schiste de Pleasant Grove, du schiste de Prettyboy et de la Formation de Wissahickon permettent l'interpretation d'une provenance de sediments uniquement de la Laurentie ediacarienne. Nous presentons egalement de nouvelles donnees d'analyses isotopiques U-Pb et Lu-Hf ponctuelles sur zircons de plutons de l'ouest de Terre-Neuve a des fins de comparaison avec ces types de donnees provenant de zircons detritiques. Les ages d'intrusion de l'anorthosite de Steel Mountain, de la tonalite de Disappointement Hill et du granite de Round Pond sont de 608 [+ or -] 12 Ma, 600 [+ or -] 8 Ma et 590 [+ or -] 9 Ma, respectivement. Aucune de ces unites n'est derivee entierement du manteau appauvri. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : zircon, isotopes radiogeniques, Appalaches, terrane exotique, orogenese.
1. Introduction Successive accretion of magmatic arcs and ribbon continents during Early Ordovician to Early Mississippian time caused pulses of orogeny in eastern Laurentia (van Staal et al. 2009; Pollock [...]