Maine Geological Survey DEPARTMENT OF CONSERVATION Walter A. Anderson, State Geologist OPEN-FILE NO. 85-87 Title: The Bedrock Geology of the Bath and Portland 2° Map Sheets, Maine Author: Arthur M. Hussey II Date: 19ss Financial Support: Maine Geological Survey This report is preliminary and has not been edited or reviewed for conformity with Maine Geological Survey standards. Contents: 82 page report and 2 maps THE BEDROCK GEOLOGY OF THE B&TH AllD PORTLABD 2° KAP SllEE'.rS, llAIJIE Arthur M. Hussey II Department of Geology, Bowdoin College and Maine Geological Survey Maine Geological Survey Department of Conservation Walter A. Anderson State Geologist Open-File No. 85-87 August 1985 CONTEll'l"S INTRODUCTION. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 1 DESCRIPTION OF STRATIGRAPHIC UNITS ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 4 Previous Investigations ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 4 Rye ForJDa.tion......................................................... 4 CascoCross Bay RiverGroup.......................................................... Formation ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 76 Introduction. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 7 Cushing Formation ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 7 Subdivision of Cushing Formation •••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 8 South Portland-Harpswell Belt•••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 8 Wilson Cove Member •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 8 Peaks ·Island Member............................................. 9 Merepoint Member•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 11 Bustins Island Member••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 12 Falmouth-Brunswick Belt•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 12 Mount Ararat Member••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 13 Torrey Hill Member•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 13 Richmond Corner Member•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 14 Nehumkeag Pond Member ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 15 East Harpswell-Merrymeeting Bay Belt••••••••••••••••••••••••••••••• 16 Yarmouth Island Member•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 16 Bethel Point Member••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 17 Sebascodegail Member••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 18 Correlations Between Belts••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 20 Nature of the Cushing-Cape Elizabeth Contact ••••••••••••••••••••••• 21 Cape Elizabeth Formation•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 21 Spring Point Formation •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 23 Diamond Island Formation •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 25 Scarboro Formation ••••••••••••••••••••••• : •••••••••••••••••••••••••••• 25 Spurwink Meta.limestone •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 27 Jewell Formation •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 28 Macworth Formation •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 29 Merrimack Group•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 30 Introduction.. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 30 Kittery Formation ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 30 Eliot Formation ••••••••••••••••••••••••••••• ~ ••••••••••••••••••••••••• 31 Berwick Formation ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 33 Ganie Formation ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 34 Vassalboro Formation •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 35 Windham Formation. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 36 Bucksport Formation••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 37 Rock Units of the Friendship-Tenants Harbor Area •••••••••••••••••••••• 38 Shapleigh Group•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 40 Introduction.... • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 40 Rindgemere Formation •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 41 Lower Member ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 41 Upper Member •••••••••••••••••· .•••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 43 Towow Formation ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 44 Unnamed Unit Above the Towow Formation ••••••••••••••••••••••••••••.•••• 45 i CORRELATIONS AND AGES OF THE STRATIFIED ROCKS •••••••••••••••••••••••••••• 45 Genera.! Statement••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 45 Rye Formation. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 48 Cross River Formation ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 48 Cushing Formation ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 48 Cape Elizabeth Formation •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••- ••• 49 Upper Casco Bay Group Units••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 49 Windham Formation ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 49 Vassalboro Formation •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 49 Bucksport Formation ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 50 Merrimack Group.. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 50 Gonic Forma.tion..... • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 52 Shapleigh Group.. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 52 INTRUSIVE ROCKS•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 54 Introduction •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 54 Cale-alkaline Plutons •• ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 54 Basic to Intermediate Plutons •••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 54 Acidic P lutons. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •. • • • • • • • • 55 Miscellaneous Prematamorphic Intrusive Rocks ••••••••••••••••••••••• 58 White Mountain Magma Series ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 58 Alkalic Plutons •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 59 Basic Plutons and Related Breccias ••••••••••••••••••••••••••••••••• 61 Basic and Felsic Dikes •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 63 STRUCTURE. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 64 Folding ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 64 Introduction••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 64 Casco Bay Group Deformation•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 65 Merrimack Group Deformation •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 66 Deformation of the Central Maine Sequence •••••••••••••••••••••••••• 67 Shapleigh Group Deformation •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 67 Faults •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 69 Folded, Premetamorphic Faults •••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 69 Post-Metamorphic Faults•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 70 Miscellaneous Faults ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 72 METAMORPHISM ••••••••••••••••••••••••••••••••••••• •••••• ••••••••• •••••.• •• 73 TIME OF DEFORMATION AND METAMORPHISM •• ••••••••••••••••••••••••••••••••••• 74 REFERENCES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 76. APPENDIX I: Estimated Modes of Metasedimentary and Metavolcanic Rocks ••• * APPENDIX II: Estimated Modes of Igneous Rocks ••••••••••••••••••••••••••• * PLATE I: Bedrock Geology of the Bath and Portland 2 0 Map Sheets, Maine PLATE II: Generalized Tectonic Map of the Bath and Portland 2° Map Sheets, Maine * Not available at the time this manuscript was prepared for Open-File publication. ii nrrRODUCTIOI This report presents a description 0£ the geology 0£ the Bath and Portland 2° map sheets (scale 1:250,000) in Maine (Figure 1). Also included is a discussion 0£ the geology 0£ the Rochester-Northwood-Epping area 0£ New Hampshire in which I have carried on reconnaissance investigations. The map is located on the southeast £lank 0£ the Kearsarge-Central Maine Synclinorium 0£ Lyons, et al. (1982), and straddles the Rye Anticline 0£ Billings (1956) and the complexly £olded and £aulted Casco Bay Synclinorium, a klippe 0£ Acadian age (Figure 2). The stratigraphic sequence includes the Rye and Cross River Formations 0£ probable Precambrian age, the Casco Bay Group 0£ possible Precambrian to Ordovician age, the Merrimack Group 0£ possible Precambrian to Silurian age, the Shapleigh Group 0£ Silurian and/or Devonian age, the Central Maine Sequence 0£ late Ordovician to Silurian age, the Benner Hill Sequence 0£ late Ordovician age, and the Bucksport Formation 0£ Ordovician or Silurian age. These rocks were extensively £olded, metamorphosed, and intruded by calc-alkaline granitic rocks and pegmatites during and slightly a£ter the Acadian Orogeny 0£ late early Devonian time. The Casco Bay Group, Cross River Formation, Rye Formation, and possibly the Merrimack Group may also have been deformed and metamorphosed during a late Precambrian or very early Paleozoic orogeny. Major £aulting includes £olded premetamorphic £aults related to early phases 0£ the Acadian Orogeny,