SHRIMP U-Pb geochronology of volcanic rocks, Belt Supergroup, western Montana: evidence for rapid deposition of sedimentary strata

Karl V. Evans, John N. Aleinikoff, John D. Obradovich, and C. Mark Fanning

Abstract: New sensitive high resolution ion microprobe (SHRIMP) U–Pb zircon analyses from two tuffs and a felsic flow in the middle and upper Belt Supergroup of northwestern Montana significantly refine the age of sedimentation for this very thick (15-20 km) Middle Proterozoic stratigraphic sequence. In ascending stratigraphic order, the results are (1) 1454 ± 9 Ma for a tuff in the upper part of the Helena Formation at Logan Pass, Glacier National Park; (2) 1443 ± 7 Ma for a regionally restricted porphyritic rhyolite to quartz latite flow of the Purcell Lava in the Yaak River region; and (3) 1401 ± 6 Ma for a tuff in the very thin transition zone between the Bonner Quartzite and Libby Formation, west of the town of Libby. Combining these ages with those previously published by other workers for ca. 1470-Ma sills in the lower Belt in Montana and Canada indicates that all but the uppermost Belt strata (about 1700 m) were deposited over a period of about 70 million years, considerably reducing the time span from longstanding estimates ranging from 250 to 600 million years. Calculated sediment accumulation rates between dated samples indicates rapid, but not unreasonable, values for early Belt strata, with decreasing rates through time. These ages also suggest the inadequacy of previously published paleomagnetic data to resolve Belt Supergroup chronology at an appropriate level of accuracy.

Résumé :

De nouvelles analyses U-Pb SHRIMP [Microsonde ionique à haute résolution et à haut niveau de sensibilité] de zircons provenant de deux tufs et d'une coulée felsique dans le Supergroupe de Belt moyen et supérieur, du nord-ouest du Montana, précisent de façon significative l'âge de la sédimentation pour cette séquence stratigraphique très épaisse (15-20 km) du Protérozoïque moyen. En ordre stratigraphique ascendant, les résultats sont 1454 ± 9 Ma pour un tuf dans la partie supérieure de la Formation Helena à la passe Logan, parc national des Glaciers; 1443 ± 7 Ma pour un écoulement régional restreint d'une rhyolite prophyrique à latite quartzique de lave Purcell dans la région de la rivière Yaak; et 1401 ± 6 Ma pour un tuf dans la zone de transition très mince entre la quartzite de Bonner et la Formation Libby, à l'ouest de la ville de Libby. En combinant ces âges à ceux publiés antérieurement par d'autres chercheurs pour les filons-couches, ca. 1470 Ma, du Belt inférieur au Montana et au Canada, on a un indice que toutes les strates sauf les plus élevées de Belt (environ 1700 m) ont été déposées au cours d'une période d'environ 70 millions d'années, réduisant ainsi de façon considérable l'intervalle de temps des estimations longtemps tenues qui variaient de 250 à 600 millions d'années. Un calcul du taux d'accumulation des sédiments entre des échantillons datés indique des valeurs rapides mais raisonnables pour les strates Belt précoces ainsi que des taux décroissant dans le temps. Ces âges suggèrent aussi que les données paléomagnétiques publiées antérieurement étaient inadéquates pour solutionner la chronologie de Belt à un niveau de précision approprié.

[Traduit par la Rédaction.]