ABSTRACT

The Rocky Brook Formation (Deer Lake Group)includes lacustrine and fluvial mudstone, sandstone, dolostone and oil shale deposited in the Early Carboniferous fault-bounded Deer Lake Subbasin. Over the past century, the occurrence of oil shales, solid bitumens, and oil and/or gas shows from wells have suggested that these rocks have petroleum potential. The Deer Lake Subbasin originated in Late Devonian-Tournaisian time as a distensive, east-dipping half-graben (Anguille Group deposition), which was subjected to late Visean-early Namurian broad pull-apart along a developing transtensional fault system (Deer Lake Group deposition). Later transpressional shear in Namurian-Westphalian time created a narrow, central, uplifted flower structure complex and "lateral basins" 3-4 km deep.

The Rocky Brook Formation can be divided into five informal subunits, representing separate depositional systems, which are laterally persistent in the subsurface over the area studied. The succession is interpreted to represent a deepening-upward, fluvial-to-lacustrine trend, related to increasing dominance of subsidence rate over sediment supply. Forty-four subsurface core and five outcrop samples of dark grey mudstone, from four of the five subunits, were subjected to palynological and geochemical analysis. In addition, five bitumen and one gas sample were obtained and analysed geochemically. Organic matter present in the oil shale samples is a mixture primarily of Types I and II, and includes coagulated masses of amorphous material (fecal pellets) and specimens of the alga Botryococcus sp. Less organic-rich intervals contain greater amounts of Types III and IV organic matter. Deposition occurred in a relatively arid climate, in an oxic lacustrine setting, with periods of anoxia. The presence of stratigraphically significant elements of the Grandispora spinosa - Ibrahimispores magnificus Zone throughout the five subunits establishes that the entire Rocky Brook Formation is of Late Visean (V₃) age and correlative with the Hastings Formation of the Mabou Group (Cape Breton Island).

The Lower Grey Beds and Upper Grey Beds, both interpreted to represent deposition in relatively deeper, quiet lacustrine settings, have potential as hydrocarbon source rocks. Black, laminated, organic-rich (commonly 1-2 per cent, ranging up to 15 per cent Total Organic Carbon), intermittently-anoxic lacustrine mudstones occur in intervals up to 2 m, but commonly 10-50 cm, thick. These immature to marginally mature source rocks at or near surface may have provided the source for oil, gas and bitumen recovered from wells, diamond drillcores and outcrops. More deeply buried equivalents, present under large portions of the area, suggest significant hydrocarbon potential in Deer Lake Subbasin. Likewise, Late Visean correlatives elsewhere in Atlantic Canada and adjacent offshore areas may also have significant, but currently unconfirmed, hydrocarbon potential.

RESUME

La formation Rocky Brook (groupe Deer Lake) est composee de schistes argileux lacustres et fluviatiles, de gres, de dolomie et de schiste argileux bitumineux formes dans le sous-bassin Deer Lake (Carbonifere inferieur) qui est delimite

1 Geological Survey of Canada Contribution No. 1996229

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par des failles. Au cours du siecle precedent, la presence de schistes argileux bitumineux, de bitumes solides, et d'indices de petrole et/ou de gaz provenant de puits indiquaient deja que ces roches ont un potentiel petrolier. Le sous-basin Deer Lake eut son origine durant le Devonien superieur-Tournaisien comme demi-graben de distension incline vers l'est (sedimentation du groupe Anguille), qui fut soumis a un etirement tectonique general le long d'un systeme de failles transformantes d'extension naissant (sedimentation du groupe Deer Lake) durant le Viseen superieur-Namurien inferieur. Un cisaillement de compression se produisit plus tard durant le Namurien-Westphalien, creant ainsi un complexe de soulevement etroit, central ("flower structure"), et des "basins lateraux" d'une profondeur de 3 a 4 km.

La formation Rocky Brook peut etre sud-divisee en cinq sous-unites representant des systemes de sedimentation distincts, qui persistent lateralement a travers la region etudiee. La succession de ces couches est interpretee comme representant une tendance fluviatile a lacustre et qui reflete des eaux plus profondes vers le haut, reliee a la dominance croissante du taux de subsidence par rapport a l'alimentation en sediments. Des echantillons de schiste argileux brun fonce, quarante-quatre provenant de carottes de subsurface et cinq d'affleurements, de quatre des cinq sous-unites, furent soumis a des analyses palynologiques et geochimiques. En plus, cinq echantillons de bitume et un de gaz furent obtenus et soumis a l'analyse geochimique. La matiere organique presente dans les echantillons de schiste argileux bitumineux est surtout un melange des types I et II, et inclut des masses coagulees de matiere amorphe (pelotes fecales) et des specimens de l'algue Botryococcus sp. Les intervalles moins riches en matiere organique renferment de plus grandes quantites de matiere de types III et IV. La sedimentation se produisit dans un climat relativement aride, dans un milieu lacustre oxydant, avec episodes anoxiques. La presence d'elements d'importance stratigraphique de la zone Grandispora spinosa-Ibrahimispores magnificus a travers les cinq sous-unites demontre que la totalite de la formation Rocky Brook est d'age Viseen superieur (V₃) et est correlee avec la formation Hastings du groupe Mabou (Ile du Cap-Breton).

Les Grey Beds inferieurs et superieurs, tous deux interpretes comme representants d'une sedimentation dans des milieux relativement plus profonds et tranquilles, manifestent un potentiel de roche mere. Des schistes argileux lacustres, anoxiques par intermittence, noirs, lamines, riches en matiere organique (ordinairement 1-2 pour cent, mais allant jusqu'a 15 pour cent de carbone organique total), se trouvent en intervalles ayant jusqu'a 2 metres d'epaisseur mais ordinairement mesurant 10-50 cm. Ces roches meres immatures a marginalement matures, situees a ou pres de la surface pourraient avoir fourni la source pour le petrole, le gaz et le bitume recuperes dans les puits, les carottes de forage et les affleurements. Des strates equivalentes, enfouies plus profondement et presentes sous une grande partie de la region, suggerent un potentiel en hydrocarbures tres important dans le sous-bassin Deer Lake. De meme, les strates du Viseen superieur qui lui sont correlees ailleurs dans le Canada atlantique et ses regions extra-cotieres adjacentes pourraient aussi renfermer un important potentiel en hydrocarbures, jusqu'a maintenant non confirme.

Traduit par Marc Charest.