Tectonic Setting and Evolution of the Grenville Orogen: An Assessment of Progress Over the Last 40 Years

The Grenville Province is known for its high grade of metamorphism, complex ductile gneissic structure, and polyphase reworking, features indicative of residence in the deep crust (orogenic infrastructure) that hamper recognition of protoliths and original relationships and render tectonic interpretations especially challenging.  This paper charts the evolving understanding from the ‘Grenville Problem’ of the 1950s before the plate tectonic paradigm, through a speculative quasi-plate tectonic stage in the 1970s that effectively proved to be a dead end, and the first constrained plate tectonic models for pre-Grenvillian Laurentia in the 1980s, to the recent LHO (large hot orogen) and collapsed LHO models for the Grenville Orogen itself. The collapsed LHO model is based on the finding that significant amounts of the superstructure (upper orogenic crust) are preserved, and that the present crustal architecture can be explained by tectonic juxtaposition of infrastructure and superstructure in a late extensional event associated with crustal-scale collapse of a high-strain channel under an orogenic plateau. Conceptual breakthroughs and critical datasets assembled in the period 1980–2000 that were influential in guiding tectonic thinking are discussed and it is argued that present understanding was contingent on the results of 2-D numerical forward modelling of orogenesis, in particular the LHO experiments and the more recent models of orogenic collapse. As a result, for the first time a conceptual plate tectonic model for the convergence and collapse stages of the Grenville Orogen based on empirical field data (the inverse model) is broadly supported by numerical forward-modelling experiments constrained by physically plausible processes in a LHO – and both are available for future testing and refinement. Moreover, they may also have application to other enigmatic high-grade Proterozoic orogens that have resisted simple incorporation within the plate tectonic narrative. SOMMAIRE La Province de Grenville est bien connue pour le metamorphisme eleves de ses roches, leur structure ductile gneissique complexe de ses roches et leur remaniement polyphase, caracteristiques qui correspondent a un sejour dans la croute profonde (infrastructure orogenique) ce qui gene la reconnaissance des roches d’origine et leurs relations, et rendent particulierement difficile les interpretations tectoniques.  Le present article  retrace l’evolution de la comprehension du « probleme du Grenville », a partir des annees 1950, avant l’avenement du paradigme de la tectonique de plaques, en passant par l’etape d’une interpretation quasi- tectonique de plaques des annees 1970, laquelle s’est averee une impasse, puis par les premiers modeles balises de tectonique de plaques de la Laurentie pre-grenvillienne des annees 1980, jusqu’aux modeles recents des grands orogenes chauds (LHO) et de LHO d’effondrement visant a expliquer l’orogene de Grenville lui-meme.  Le modele de LHO d’effondrement repose sur le fait que des portions importantes de la superstructure (croute orogenique superieure) sont preservees, et que l’actuelle architecture crustale peut s’expliquer par la juxtaposition tectonique de l’infrastructure et de la superstructure lors d’une phase d’extension tardive associee a un effondrement a l’echelle de la croute d’un canal de fortes contraintes sous un plateau orogenique.  Nous presentons ici les percees conceptuelles ainsi que les bases de donnees essentielles constituees de 1980 a 2000 qui ont oriente la reflexion tectonique, et nous proposons que la comprehension actuelle decoule des resultats de la modelisation prospective numerique 2-D de l’orogenese, en particulier des experiences LHO et des modeles plus recents d’effondrement orogenique.  Et donc, pour la premiere fois, nous disposons d’un concept de modele de tectonique de plaques permettant d’expliquer les phases de convergence et d’effondrement de l’orogene de Grenville qui decoule de donnees empiriques de terrain (modele inverse), et qui correspond largement aux resultats de modelisations prospectives numeriques balisees conformes aux processus physiques d’un LHO, les deux etant disponibles pour essais et affinement.   En outre, ils peuvent aussi etre appliques a d’autres orogenes proterozoiques de nature semblable et qui n’ont pu s’expliquer par la logique de plaques tectoniques.