ABSTRACT

Fe-poor dolomite and anhydrite form a mineralogical succession of replacement after detrital quartz, lesser amounts of potassium feldspar, and, rarely, plagioclase, in a dolomitized carbonate platform margin (Leduc Formation, Frasnian in age) in the Peace River Arch region, Alberta. Preferential, pronounced dolomite replacement occurs within the platform in areas in which fractures controlled migration of deep burial (>700) fluids. Two types of dolomite replacement are common. Type 1 differs little from the host microcrystalline dolomite; with alteration, a grain is transformed into domains surrounded by dolomite and the definition of the original grain boundary is lost. Type 2 replacement occurs where microfractures (<20µm) filled with brightly luminescent dolomite intersect silicate grains, and where fluid from these fractures moved laterally into the adjacent host rock. In context of the known paragenetic sequence of diagenesis in the platform, Type 1 alteration occurred at temperatures less than about 60° C, possibly in the presence of fluids carrying early-stage, aqueous-phase hydrocarbons. Type 2 replacement appears to have formed at greater burial depths (>1 km) in the presence of warmer fluids (>100° C). The extent of alteration (absent to greatly decreased) by dolomite in other parts of the platform suggests that lateral temperature and chemical gradients may have been established during lateral migration of fluids from fracture zones. The change from dolomite to anhydrite as replacement mineralogy required a change in bulk saturation of pore waters as the platform was further buried; an association with fractures remains uncertain. Inter- and intraparticle variation of the extent of silicate alteration reflects differences in particle microstructure as well as force of crystallization. Complete alteration by Type 1 dolomite locally camouflages the original distribution of silicate detritus. This type of diagenesis should be expected in other carbonate platforms, especially those containing variable amounts of mixed siliciclastic and carbonate sediments. If not recognized, this type of diagenesis could add considerable bias to interpretations of carbonate platform aggradation given the geological significance of sand-size detritus in carbonate platform margin settings with respect to controls on across-shelf transport of sediment during changes in sea level and climate.

RESUME

De la dolomie pauvre en fer et de l'anhydrite forment une succession de substitution du quartz detritique, de quantites moindres de feldspath potassique, et rarement de plagioclase, dans la marge d'une plate-forme carbonatee dolomitisee (formation Leduc, age Frasnien) dans la region de l'arche de Peace River, Alberta. Une substitution par la dolomie, preferentielle et prononcee, a lieu a l'interieur de la plate-forme dans des regions a travers lesquelles des fractures controlerent la migration des fluides d'enfouissement profond (>700 metres). Deux types de dolomie de substitution sont communs. Le type 1 differe peu de la dolomie microcrystalline hote; avec l'alteration, un grain est transforme en domaines entoures de dolomie et la delimitation de la bordure du grain original est perdue. Le type 2 se retrouve quand des microfractures (<20µm) remplies de dolomie brillamment luminescente recoupent des grains silicates, et ou des fluides issus de ces fractures penetrerent lateralement dans la roche favorable adjacente. Dans le contexte de la sequence paragenetique connue de la diagenese dans la plate-forme, la substitution de type 1 eut lieu a des temperatures de moins d'a peu pres 60° C, peut etre en presence de fluides transporteurs d'hydrocarbures d'etapes premieres en phase aqueuse. La substitution de type 2 semble s'etre produite a de plus grandes profondeurs d'enfouissement (> 1 km) en presence de fluides a temperature plus elevee (> 100°C). Dans d'autres parties de la plate-forme, des conditions allant de l'absence a une etendue beaucoup moindre de la substitution par la dolomie suggerent que les gradients lateraux de temperature et de composition chimique pourraient avoir ete etablis durant la migration laterale de fluides a partir des zones de fracture. Le changement de la dolomie a l'anhydrite comme mineral de substitution exige un

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changement de la saturation apparente des eaux des pore a mesure que la plate-forme etait enfouie plus profondement; un lien avec les fractures demeure incertain. Des changements inter- et intraparticulaires de l'etendue de la substitution en silicates reflete des differences dans la microstructure des particules ainsi que la force de cristallisation. La substitution complete par la dolomie de type 1 camoufle localement la distribution originale du detritus silicate. On doit s'attendre a ce genre de diagenese dans d'autres plate-formes carbonatees, tout specialement dans celles renfermant des quantites variables de sediments mixtes siliciclastiques et carbonates. Ce type de diagenese, s'il n'est pas reconnu, pourrait influer considerablement en faveur d'interpretations d'aggradation de plate-forme carbonatee, etant donne la signification geologique de detritus sableux dans le cadre des marges de plate-formes carbonatees, en ce qui a trait au controles sur le transport de sediment a travers la plate-forme durant des changements du niveau de la mer et du climat.

Traduit par Marc Charest.