ABSTRACT

Oil and gas production in Middle Ordovician Trenton and Black River strata of southwestern Ontario occurs where limestones have been fractured and locally dolomitized. Fracturing followed the earliest development of stylolites, and dolomitization followed limestone lithification. A cap dolomite replaced the upper few metres of the Trenton Group, and a later fracture-related dolomite (replacement and cement) developed in the vicinity of fractures. Late stage calcite cement and anhydrite, as well as minor sulphides, fluorite and barite, postdate dolomitization.

The cap dolomite is petrographically and geochemically distinct from fracture-related dolomite. Where fracture-related dolomite occurs in the upper few metres of the Trenton Group, however, the cap dolomite is no longer obvious, suggesting that it was overprinted. Primary fluid inclusions in fracture-related saddle dolomite cements are saline (24 to 41 wt % NaCl eq.) and homogenization temperatures range between 100°C and 220°C. These temperatures are considerably higher than those likely generated during peak burial of the sequence (70°C). Late stage calcite cements have fluid inclusion homogenization temperatures which range from 70°C to 170°C and were precipitated by less saline brines (16 to 28 wt % NaCl eq.).

The cap dolomite probably resulted from compactional dewatering of the overlying shales of the Blue Mountain Formation. Subsequent formation of fracture-related dolomite appears to have resulted from a diagenetic fluid flow system that traveled along reactivated fractures. Various possible Mg and fluid sources for dolomitization exist: (1) compactional dewatering of more basinal shales and evaporites (in the Michigan Basin and/or the Appalachian Basin) and focusing of fluids updip towards the basin margins and (2) flushing of Silurian or younger fluids down into the Ordovician sequence. Hydrothermal effects appear to have played an important role in the circulation of dolomitizing fluids but the cause of the elevated temperatures remains speculative.

RESUME

La production de petrole et de gaz naturel des strates Trenton et Black River ordoviciennes moyennes de l'Ontario du sud-ouest a lieu la ou les calcaires ont ete fractures et localement dolomitises. La fracturation est posterieure au developpement le plus precoce de stylolites, et la dolomitisation est posterieure a la lithification des calcaires. Une calotte de dolomite remplaca les quelques metres superieurs du groupe Trenton, et une dolomite posterieure reliee aux fractures (remplacement et ciment) se developpa a proximite des fractures. Des ciments de phase tardive de calcite et d'anhydrite, ainsi que des sulfures, de la fluorine et barytine mineurs, postdatent la dolomitisation.

La calotte dolomitique est petrographiquement et geochimiquement distincte de la dolomite associee aux fractures. La ou la dolomite associee aux fractures est presente au sein des quelques metres superieurs du groupe Trenton, par contre, la calotte dolomitique n'est plus evidente, ce qui suggere qu'elle a ete effacee. Des inclusions fluides primaires dans les ciments dolomitiques "en selle" associes aux fractures sont salees (24 a 41 % ponderal NaCl eq.) et les temperatures d'homogeneisation vont de 100°C a 220°C. Ces temperatures sont considerablement plus elevees que celles susceptibles d'avoir ete generees pendant l'enfouissement maximum de la sequence ( 70°C). Les ciments de calcite tardifs ont des temperatures d'homogeneisation allant de 70°C a 170°C et furent precipites par des saumures moins salees (16 a 28 % ponderal NaCl eq.).

La calotte dolomitique resulte probablement de la deshydratation liee a la compaction des schistes sus-jacents de la formation Blue Mountain. Le developpement posterieur de dolomite associee aux fractures semble avoir resulte d'un systeme de flux de fluides diagenetiques le long de fractures reactivees. Plusieurs sources de Mg et des fluides de dolomitisation existent: (1) deshydratation liee a la compaction d'autres schistes de bassin et d'evaporites (dans le bassin de Michigan et/ou dans le bassin des Appalaches) avec mouvement des fluides en amount-pendage vers les marges du bassin, et (2) injection de fluides siluriens ou plus jeunes vers le bas dans la sequence ordovicienne. Les effets hydrothermaux semblent avoir joue un role important dans la circulation des fluides de dolomitisation, mais la cause des temperatures elevees reste a eclaircir.

Traduit par Patrice de Caritat

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