Age and origin of the Boil Mountain ophiolite and Chain Lakes massif, Maine: implications for the Penobscottian orogeny T.M. Kusky, J.S. Chow, and S.A. Bowring Abstract: The Boil Mountain ophiolite complex of west-central Maine is widely interpreted to mark the Lower Ordovician Penobscottian suture between the Dunnage, Chain Lakes, and Gander terranes. The ophiolite consists of two distinct volcanic groups, including a lower island-arc tholeiite sequence and an upper mid-ocean-ridge basalt sequence. A new Middle Ordovician 477 + 1 Ma U -Pb age on a tonalite sill that intrudes the lower volcanic-gabbroic sequence is younger than other ca. 500 Ma age constraints for the ophiolite and represents a maximum age for the ophiolite prior to final emplacement over gneissic rocks of the Chain Lakes massif. A comparison of ages and paleogeography of the Boil Mountain ophiolite with ophiolitic sequences in Quebec and Newfoundland indicates that the Taconian and Penobscottian orogenies and ophiolite obduction occurred simultaneously, although on different margins of the Iapetus Ocean. The Taconian ophiolite sequences were obducted onto the Appalachian margin of Laurentia during its collision with the Notre Dame - Bronson Hill belt in the Middle Ordovician, whereas the Boil Mountain ophiolite was obducted onto the Gander margin of Gondwana during its collision with the Exploits subzone - Penobscot arc of the Dunnage terrane in the Lower-Middle Ordovician. We suggest that the lower volcanic-gabbroic sequence of the Boil Mountain ophiolite represents the fore-arc ophiolitic basement to the Penobscot arc. Middle Ordovician rifting of the Penobscottian orogenic collage on the Gander margin formed a new volcanic sequence (Popelogan arc) in front of a growing back-arc basin, and erupted the upper tholeiitic sequence of the Boil Mountain ophiolite in a back-arc-basin setting. The tonalite sill formed during this event by partial melting of the lower volcanic-gabbroic sequence. Spreading in this back-arc basin (Tetagouche basin) brought a fragment of the Gander margin (Chain Lakes massif), along with an allochthonous ophiolitic cover (Boil Mountain complex) across Iapetus, where it collided with the Taconic modified margin of North America in the Late Ordovician and was then intruded by the Ashgillian Attean pluton. RCsumC : Le complexe ophiolitique de Boil Mountain, dans la region centre-ouest du Maine, est generalement interpret6 comme I'empreinte de la suture penobscotienne datant de I'Ordovicien infirieur, entre les terranes de Dunnage, Chain Lakes et Gander. L'ophiolite comprend deux groupes volcaniques distincts, incluant une sequence inferieure de type tholeiite d'arc insulaire et une skquence superieure de type basalte de crete medio-oceanique. Un ige U-Pb nouveau de 477 + 1 Ma, Ordovicien moyen, a etk obtenu pour un filon-couche de tonalite qui pinktre dans la sequence volcanique-gabbroique inferieure; cet ige est plus jeune que les autres iges assign& a l'ophiolite qui oscillent autour de 500 Ma, et il represente I'ige maximum de I'ophiolite avant sa mise en place finale sur les roches gneissiques du massif de Chain Lakes. Une comparaison des hges et de la paleogkographie de l'ophiolite de Boil Mountain, avec les sequences ophiolitiques du Quebec et de Terre-Neuve, rkvkle que les orogenkses taconique et penobscotienne, et I'obduction de l'ophiolite, sont apparues simultaniment, quoique sur des marges diffkrentes de l'ocean Iapetus. Les sequences de I'ophiolite taconienne furent obductees sur la marge appalachienne de Laurentia, durant sa collision avec la zone de Notre Dame - Bronson Hill, ii l'ordovicien moyen, tandis que l'ophiolite de Boil Mountain fut obductie sur la marge de Gander du Gondwana, durant sa collision avec la sous-zone d'Exploits - arc de Penobscot du terrane de Dunnage, a I'Ordovicien infkrieur-moyen. Nous proposons que la skquence volcanique - gabbroique inferieure de l'ophiolite de Boil Mountain represente le soubassement ophiolitique d'avant-arc de I'arc de Penobscot. La derive a l'ordovicien moyen du collage oroginique penobscotien sur la marge de Gander a form6 une nouvelle sequence volcanique (arc de Popelagan) au front du bassin d'arrikre-arc en croissance, et des eruptions ont donne naissance a la sequence tholeiitique superieure de I'ophiolite de Boil Mountain dans la structure du bassin d'arrikre-arc. Le filon-couche de tonalite fut forme durant cet kvknement par la fusion partielle de la sequence volcanique-gabbroi'que inferieure. L'expansion dans ce bassin d'arrikre-arc (bassin de Tetagouche) a dkplace un fragment de la marge de Gander (massif de Chain Lakes), avec la couverture ophiolitique allochtone (complexe de Boil Mountain), au travers l'ockan Iapetus, oh il est entrk en collision avec la marge taconique modifiie de 1'AmCrique du Nord ii I'Ordovicien tardif, et ensuite il a ete penetre par le pluton d'Attean d'ige Ashgillien. [Traduit par la redaction] I Received July 18, 1996. Accepted December 18, 1996. I T.M. Kusky' and J.S. Chow. Department of Earth Sciences, Boston University, Boston, MA 02215, U.S.A. S.A. Bowring. Department of Earth, Atmospheric and Space Sciences, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA I 02139, U.S.A. ' Corresponding author (e-mail: kusky@bu.edu). Can. J. Earth Sci. 34: 646-654 (1997) O 1997 NRC Canada Can. J. Earth Sci. 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