Petrology, age, and tectonic setting of the rapakivi-bearing Margaree pluton, Cape Breton Island, Canada: evidence for a Late Devonian posttectonic cryptic silicic-mafic magma chamber

The Margaree pluton extends for >40 km along the axis of the Ganderian Aspy terrane of northern Cape Breton Island, Nova Scotia. The pluton consists mainly of coarse-grained megacrystic syenogranite, intruded by small bodies of medium-grained equigranular syenogranite and microgranite porphyry, all locally displaying rapakivi texture. The three rock types have similar U-Pb (zircon) ages of 363 [+ or -] 1.6, 364.8 [+ or -] 1.6, and 365.5 [+ or -] 3.3 Ma, respectively, consistent with field and penological evidence that they are coeval and comagmatic. The rare earth elements display parallel trends characterized by enrichment in the light rare earth elements, flat heavy rare earth elements, moderate negative Eu anomalies, and, in some cases, positive Ce anomalies. The megacrystic and rapakivi textures are attributed to thermal perturbation in the magma chamber caused by the mixing of mafic and felsic magma, even though direct evidence of the mafic magma is mainly lacking at the current level of exposure. Magma evolution was controlled by fractionation of quartz, K-feldspar, and Na-rich plagioclase in molar proportions of 0.75:0.12:0.13. The chemical and isotopic (Sm-Nd) signature of the Margaree pluton is consistent with the melting of preexisting continental crust that was enriched in heat-producing elements, likely assisted by intrusion of mantle-derived mafic magma during Late Devonian regional extension. The proposed model involving magma mixing at shallow crustal levels in a cryptic silicic-mafic magma chamber during post-Acadian extension is consistent with models for other, better exposed occurrences of rapakivi granite in the northern Appalachian orogen. Key words: rapakivi, megacrysts, U-Pb zircon, Devonian, crystal fractionation, PER diagrams. Le pluton de Margaree s'etale sur plus de 40 km le long de l'axe du terrane ganderien d'Aspy du nord de l'île du Cap-Breton (Nouvelle-Ecosse). Le pluton est principalement constitue de syenogranite megacristique à grains grossiers, recoupe par de petits corps de syenogranite equigranulaire à grains moyens et de porphyre microgranitique, qui presentent tous une texture rapakivi. Les trois types de roche donnent des âges U-Pb sur zircons semblables de 363 [+ or -] 1,6, 364,8 [+ or -]1,6 et 365,5 [+ or -] 3,3 Ma, respectivement, ce qui concorde avec des observations petrologiques et de terrain indiquant qu'ils sont contemporains et comagmatiques. Les terres rares presentent des spectres paralleles caracterises par un enrichissement des terres rares legeres, des tronçons des terres rares lourdes plats, des anomalies negatives moderees d'Eu et, dans certains cas, des anomalies de Ce positives. Les textures megacristique et rapakivi sont attribuees à une perturbation thermique dans la chambre magmatique causee par le melange de magmas mafique et felsique, bien que des preuves directes de la presence d'un magma mafique soient generalement absentes au niveau d'exposition actuel. L'evolution du magma etait controlee par la cristallisation fractionnee du quartz, du feldspath potassique et du plagioclase riche en Na dans des proportions molaires de 0,75:0,12:0,13. Les signatures chimique et isotopique (Sm-Nd) du pluton de Margaree concordent avec la fusion de croûte continentale preexistante qui etait enrichie en elements thermogenes, vraisemblablement aidee par l'intrusion de magma mafique derive du manteau durant l'extension regionale au Devonien tardif. Le modele propose qui comprend le melange de magmas à des niveaux crustaux peu profonds dans une chambre magmatique siliceuse-mafique cryptique durant l'extension post-acadienne concorde avec les modeles proposes pour d'autres cas mieux exposes de granite rapakivi dans le nord de l'orogene des Appalaches. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: rapakivi, megacristaux, U-Pb sur zircons, Devonien, cristallisation fractionnee, diagramme de Pearce.
Introduction Rapakivi granite sensu stricto is characterized by the presence of plagioclase-mantled K-feldspar, independent of K-feldspar morphology or origin (Ramo and Haapala 1995). The debate over the formation of rapakivi [...]