ABSTRACT

Organic-rich, black shales of the Kettle Point Formation contain metre-sized, spherical to subspherical ferroan calcite concretions. Their texturally massive centres are composed of coarsely crystalline pseudospar whereas the margins consist of thick fringes of fibrous calcite. Finely crystalline ferroan dolomite and pyrite are scattered throughout the concretions and their shale host. Concretion calcite ¹³C values are variable, ranging from -4 to -13 ‰ (PDB); ¹⁸O values range from -4 to -7 ‰ (PDB). The highest ¹³C and lowest ¹⁸O values occur near the margins of the concretions.

Widespread precipitation of ferroan dolomite and pyrite occurred at shallow burial depths below the sediment-water interface during the early stages of bacterial sulphate reduction. Ferroan calcite, initially as an equant pseudospar impregnation of the uncompacted terrigenous mud and then later as displacive fibres, followed as sulphate reduction became more prevalent. Pyrite precipitated once again near the termination of concretion growth, still within the zone of sulphate reduction. The general increase in ¹³C from distinctly negative values near the centres of the concretions to less negative values at their margins reflects an increase in the contribution of ¹³C-enriched HCO₃^- generated during biogenic methane formation in the surrounding organic-rich sediments. Calcite ¹⁸O values at the centres of the concretions indicate initial precipitation from slightly modified seawater. The decrease in calcite ¹⁸O with growth of the concretions resulted from higher temperatures of precipitation with burial, more evolved pore waters, or both. Stable isotopic data support field and petrographic evidence indicating that these concretions were initiated within centimetres of the dysoxic to anoxic sediment-water interface and continued to grow to depths of a few hundred metres.

RESUME

Des schistes argileux noirs et riches en matiere organique de la formation Kettle Point renferment des concretions de calcite ferrifere, de formes spheriques a subsphreriques et de dimensions dans l'ordre de metres. La structure massive de leurs centres est composee de pseudospath cristallin grossier tandis que leurs marges consistent en epaisses franges de calcite fibreuse. De la dolomie ferrifere et de la pyrite, sous forme de fins cristaux, sont repandues a travers les concretions et le schiste argileux qui les entoure. Les teneurs en ¹³C de la calcite des concretions sont variables, allant de - 4 a -13 ‰ (PDB); les teneurs en ¹⁸O s'etendent entre -4 et -7 ‰ (PDB). Les teneurs en ¹³C les plus elevees et les teneurs en ¹⁸O les plus basses se trouvent pres des marges des concretions.

La precipitation repandue de la dolomie ferrifere et de la pyrite se produisit a des profondeurs d'enfouissement peu profondes au-dessous du contact sediment-eau lors des premieres etapes de la reduction bacterienne des sulfates. La calcite ferrifere, au debut formee comme impregnation de pseudospath equidimensionnel des boues terrigenes meubles et plus tard comme fibres de remplacement, fut ensuite formee lorsque la reduction des sulfates devint plus frequente. La pyrite se precipita a nouveau vers la fin de la periode de croissance des concretions, toujours dans la zone de la reduction des sulfates. L'augmentation generale des teneurs en ¹³C, de valeurs distinctement negatives pres du centre des concretions a des valeurs moins negatives dans les zones marginales, reflete l'augmentation de l'apport de HCO₃-enrichi en ¹³C produit lors de la formation de methane d'origine biologique dans les sediments environnants riches en matiere organique. La teneur en ¹⁸O de la calcite au centre des concretions indique qu'elle fut precipitee au debut a partir d'eau de mer legerement modifiee. La diminution de la teneur en ¹⁸O de concert avec la croissance des concretions fut le resultat des temperatures de precipitation plus elevees qui accompagnent l'enfouissement, des eaux de pores plus developpees, ou des deux. Les donnees sur les isotopes stables appuient les preuves apportees par les observations de terrain et petrographiques qui indiquent que la croissance de ces concretions a ete amorcee a moins de quelques centimetres du contact sediment-eau dysoxique a anoxique et se poursuivit jusqu'a des profondeurs de quelques centaines de metres.

Traduit par Marc Charest

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