Sedimentology of the lower Serpukhovian (upper Mississippian) Mabou Group in the Cumberland Basin of eastern Canada; tectonic, halokinetic and climatic implications

Abstract

The Visean-Serpukhovian transition in Atlantic Canada was marked by a general humidification of the climate as the region drifted towards equatorial latitudes. It also corresponds to a time when ice volume was increasing on Gondwana, which marked the end of Mississippian marine incursions in the region. Glacioeustatic fluctuations of greater magnitude are thought to have increased the response of the regional climate to third-order cyclicity from orbital forcing. In the Cumberland Basin, fluvial grey beds of the lower Serpukhovian Shepody Formation were deposited in sub-humid conditions during highstands, whereas red playa deposits of the same unit were deposited under semi-arid conditions during lowstands. Basin reconstruction suggests that this unit was sourced from the fault-bounded Cobequid and Caledonia highlands and deposited in two separate salt-withdrawal minibasins. This fluvial system was seemingly discharging to the north into the broad lake that deposited the contemporaneous Hastings Formation. A disconformity separates the Shepody Formation from mid-Serpukhovian red beds of the Claremont Formation and is tentatively associated with another increase in ice volume on Gondwana followed by a recrudescence of fault activity and basin subsidence. A prolonged time of aridity, floral crisis, non-deposition, deep weathering and karstification in late Serpukhovian to early Bashkirian times is contemporaneous with abundant glacial deposits in higher latitudes, suggesting that globally low sea-levels may have been at play in creating a situation of greater continentality in the study area. La transition du Viséen au Serpukhovien dans le Canada atlantique fût marquée par une humidification générale du climat alors que la région dérivait en direction des latitudes équatoriales. Cette époque correspond à un temps durant lequel le volume des glaces était croissant sur Gondwana, mettant ainsi fin aux incursions marines mississippiennes dans la région. L’amplitude croissante des fluctuations glacioeustatiques à l’époque aurait rendu le climat régional plus sensible aux cycles orbitaux de troisième ordre. Dans le bassin de Cumberland, les lits fluviaux gris de la formation de Shepody (Serpukhovien inférieur) se seraient déposés dans des conditions sub-humides durant des temps de hauts niveaux marins, tandis que les dépôts de playa de la même unité se seraient déposés dans des condition semi-arides durant des temps de bas niveaux marins. Cette unité se serait déposée à partir des hautes-terres de Cobéquid et de Calédonia à l’intérieur de deux mini-bassins distincts. Ce système fluviatile aurait connecté au nord à un grand lac dans lequel se serait déposée la formation contemporaine de Hastings. Une discordance d’érosion sépare la formation de Shepody des lits rouges de la formation de Claremont (Serpukhovien moyen) et corresponderait à une autre recrudescence des glaces sur Gondwana suivie par une augmentation des taux de subsidence et d’activité de failles. Des temps prolongés d’aridité, de crise florale, de non-déposition, d’altération profonde et de karstification durant le Serpukhovien supérieur et le Bashkirien inférieur sont contemporains à des dépôts glaciaires abondants en hautes latitudes, suggérant qu’un bas niveau marin global aurait pu aggraver les conditions de continentalité dans la région étudiée.