ABSTRACT

Three major stages of carbonate platform development form successively stacked depositional sequences and represent middle Frasnian siliciclastic-carbonate deposition around part of what was once an insular continental landmass developed on the Peace River Arch in northern Alberta. The stratigraphic succession, about 250 m thick along the seaward margin, comprises a basal transgressive unit (Sequence III) forming a probable ramp and representing initial platform stabilization; a locally rimmed shelf (Sequence II) documenting the greatest net onlap and upbuilding (about 100 to 150 m); and a distally steepened muddy carbonate ramp (Sequence I) heralding the demise of Leduc development. Reciprocal platform-basin sedimentation and aggradation appear to characterize the middle stage of platform development. Green shale, present as thin beds and burrow fills in Sequence I and II strata, becomes increasingly important as matrix material in some Sequence I buildups, and documents incipient onlap of basinal shale with local hardground to transitional boundaries. Depositional sequences consist of 1) parasequences, or units tens of metres in thickness with platform-basin geometry showing locally back-stepped margins; and 2) shallowing-upward units, decimetres to a few metres in thickness, occurring within parasequences and showing both transitional and abrupt (hardground) upper surfaces.

The Sequence III/II transition fits well within an expected evolution of a ramp to shelf. The Sequence II/I transition marks local tectonic disturbance and is of a regionally disparate character; along the northern margin, seaward progradation of Peace River Arch-derived siliciclastics reflects a relative sea level lowstand with local subaerial exposure. Along the southern and eastern margins, the II/I boundary is abrupt and forms an apparent submarine hardground (where observed in core) with superposition of deeper over shallower water carbonate facies suggesting continued submergence. The predepositional surface on which Sequence I developed possessed a low platform-basin gradient due to elimination of relief by basin-fill sediments along the paleoshelf break.

The stratigraphic succession of the Leduc in the Peace River Arch region fits, in part, with an inferred eustatic sea level rise during middle Frasnian time and/or stratigraphic accommodation provided by regional subsidence. However, tectonically controlled platform and basin-fill histories better explain the Sequence II/I transition and are interpreted as intraplate manifestations of tectonics along lithospheric plate boundaries to the north and west. Subtle structural control of stratigraphic successions in other Leduc-age platforms in Western Canada should also be expected.

RESUME

Trois etapes importantes de developpement de plate-forme carbonatee forment des sequences superposes successivement et representent des depots siliciclastiques-carbonates du Frasnien moyen, formes autour d'une partie de ce qui fut une masse continentale insulaire developpee sur l'arche de Peace River dans le nord de l'Alberta. La succession de couches, qui a a peu pres 250 metres d'epaisseur le long de la marge en direction de la mer, est composee d'une unite transgressive a sa base (sequence III) formant une rampe probable et representant la stabilization initiale de la plate-forme, d'une plate-forme avec rebords a certains endroits (sequence II) representant la plus importante transgression nette et accumulation de sediments (a peu pres 100 a 150 m), et une rampe carbonatee boueuse (sequence I) qui devient plus raide a mesure que l'on s'eloigne du rivage et qui annonce le declin des accumulations sedimentaires Leduc. La sedimentation reciproque plate-forme/bassin et l'agradation semblent caracteriser l'etape moyenne du developpement de la plate-forme. Le schiste argileux vert, present en minces couches et sous forme de remblayages de terriers dans les strates des sequences I et II, devient de plus en plus important comme materiaux de matrice dans certaines accumulations carbonatees de la sequence I, et represente la transgression naissante de schiste argileux du bassin, avec des limites

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locales allant des fonds marins indures a des zones de transition. Les sequences sont composees : 1) de parasequences, ou unites de l'ordre de dizaines de metres d'epaisseur ayant une geometrie plate-forme/bassin montrant des marges reculees localement; et 2) d'unites dont la granulometrie augmente vers le haut, d'epaisseur de l'ordre de decimetres a quelques metres, se trouvant au sein des parasequences et montrant autant de surfaces superieures de transition que soudaines (fond marin indure).

La transition entre les sequences III et II se situe bien dans le cadre de ce qu'on attend de la transformation d'une rampe en plate-forme. La transition entre les sequences II et I marque un derangement tectonique local, et a l'echelle regionale est de caractere disparate; le long de la marge septentrionale, la progression vers la mer de sediments siliciclastiques provenant de l'arche de Peace River reflete un niveau marin relativement bas, avec erosion subaerienne locale. Le long des marges meridionales et orientales, la limite II/I est soudaine et represente selon toute apparence un fond marin indure (lorsqu'elle est observee dans les carottes), sur lequel sont superposes des facies carbonates d'eau plus profonde deposes sur des facies carbonates d'eau moins profonde suggerant ainsi une submergence continue. La surface d'erosion sur laquelle la sequence I se developpa possedait un gradient plate-forme/bassin faible du a l'elimination du relief par les sediments qui remplirent le bassin le long de la zone d'inflection entre la plate-forme et le bassin.

La succession de couches de la formation Leduc dans la region de l'arche de Peace River est conforme, en partie, avec une augmentation inferee du niveau marin eustatique durant le Frasnien moyen et/ou un ajustement stratigraphique provenant de la subsidence regionale. Par contre, les histoires de plate-forme et de remblayage de bassin controles par des elements tectoniques fournissent une meilleure explication pour la transition entre les sequences II et I, et sont interpretees comme etant des manifestations interplaques de forces tectoniques le long des rebords des plaques lithospheriques au nord et a l'ouest. On devrait aussi s'attendre a un controle structural subtil des successions de couches dans d'autres plate-formes d'age Leduc dans l'Ouest canadien.

Traduit par Marc Charest