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CSPG Bulletin

Abstract


Bulletin of Canadian Petroleum Geology
Vol. 46 (1998), No. 3. (September), Pages 327-349

A New, Major Silurian Reef Tract and Overview of Regional Silurian Reef Development, Canadian Arctic and North Greenland

T.A. De Freitas,, G.S. Nowlan

ABSTRACT

A recently discovered Silurian reef tract in the high Canadian Arctic has an exposed length of more than 150 km and is locally more than 500 m thick. The reefs occur within a Silurian ramp and rimmed shelf-margin sequence about 2 km thick. Conodont biostratigraphic data indicate that the reefal strata are late Llandovery to Ludlow in age, and reefs are composed largely of coral-microbial boundstone. The corals are mainly digitate rugosans and large halysitids, associated with fewer stromatoporoids and lithistid sponges. However, most of the reefal strata consist of microbialite, which encrusts skeletal metazoans or is massive or thromboidal. Microbialite microstructure consists mainly of clotted micrite or laminated micrite associated with common Renalcis, other calcimicrobes, and locally abundant early marine cements. Other reef rock types include stromatactis-rich lime mudstone, cementstone, zebroid stromatactis-bearing lime mudstone, crinoidal grainstone, and, rarely, stromatoporoid boundstone. The reefs formed on the shelf margin and prograded basinward in three distinct phases during Wenlock and Ludlow time. Underlying Llandovery, shelf-margin facies are highly dolomitized and may represent an original stromatoporoid boundstone. Overlying late Ludlow to Pridoli carbonates were deposited on a prograding carbonate ramp, dotted with small coral-stromatoporoid and other biostromes.

Three periods of Silurian reef growth can be recognized in the Arctic: Llandovery, latest Llandovery-late Ludlow, and late Ludlow-Pridoli. The Llandovery phase was widespread, and large stromatoporoid-coral reefs occupied a variety of depositional settings, including shelf-edge, intrashelf, drowned shelf, and slope. Late Llandovery to late Ludlow reefs were also regionally extensive, but were predominantly coral-microbial boundstone and locally grainstone-rich structures containing accessory metazoan (stromatoporoid-coral) framestone and boundstone. These formed high-relief structures with coarse allochthonous debris aprons. Large stromatoporoid-coral reefs were also present, but these were confined to areas characterized by high rates of siliciclastic sedimentation or to intrashelf areas. Another regional change in reef composition occurred in the latest Ludlow. Initially, reefs were rare and dominated by lithistid sponges and microbialites, but in Pridoli time, they became widespread and were constructed by corals and stromatoporoids, as were their Llandovery ancestors. In addition, the Pridoli reefs did not attain the large sizes of reefs in the two older sequences. The three phases of reef development can be related to important, basinwide sequence boundaries.

Microbialite-rich reefs have also been described from northwestern Russia, Alaska, and eastern Canada and are some of the largest reef structures known. Their large size reveals a need to reconsider popular reef evolutionary models, in which skeletal metazoans are regarded as the predominant constructors. Large reef size is implied in these evolutionary models, but, based on this and other reef studies, microbialite-rich reefs equal, and commonly surpass, the dimensions exhibited by coral-stromatoporoid reefs. Considering the microbialite-rich reefs, now known from both the Ordovician and Silurian, it is clear that benthic microbial communities played a very important role in reef construction through the lower Paleozoic.

RESUME

Une cohorte de recifs du Silurien, recemment decouverte dans le haut Arctique canadien, a une longueur d'exposition de plus de 150 km et est localement de plus de 500 m d'epaisseur. Ces recifs se presentent a l'interieur d'une sequence de rampe et de frange de marge de plate-forme du Silurien de pres de 2 km d'epaisseur. Les donnees de biostratigraphie des conodontes indiquent que les strates recifales sont d'age Llandovery tardif a Ludlow et que les recifs sont composes largement de boundstones coralliers-microbiens. Les coraux sont surtout des rugueux digites et de grands halysitides, et en moindre part, associes avec des stromatoporoides et des eponges lithistides; toutefois, la plupart des strates recifales consistent en microbialite, celle-ci encroutant des metazoaires squelettiques ou est massive ou

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thrombolitique. La microstructure de la microbialite consite surtout en une micrite coagulee ou une micrite laminee associee a la commune Renalcis, d'autres calcimicrobes, et localement d'abondants ciments marins precoces. D'autres types de roches-recif comprennent du mudstone calcaire riche en stromatactis, du cimentstone, du mudstone calcaire zebroide a stromatactis, du grainstone a crinoide et plus rarement du boundstone a stromatoporoide. Les recifs formes sur la marge de plate-forme ont prograde vers le bassin en trois phases distinctes durant le Wenlock et le Ludlow. Les facies sous-jacent du Llandovery, de marge de plate-forme, sont hautement dolomitises et peuvent representer un boundstone originel a stromatoporoide. Les carbonates du Ludlow tardif au Pridoli furent deposes sur une rampe progradante de carbonates, marquee par de petits biostromes a coraux-stromatoporoides ou a d'autres varietes.

Les trois periodes de croissance recifale du Silurien peuvent etre reconnues dans l'Arctique : Llandovery, fin Llandovery-Ludlow tardif, et Ludlow tardif-Pridoli. La phase Llandovery est tres repandue, et de grands recifs a stromatoporoides-coraux occupaient une variete d'environnements de depot, y compris la bordure de plate-forme, l'intraplate-forme, la plate-forme noyee et la pente. Les recifs du Llandovery tardif au Ludlow tardif sont aussi repandus au niveau regional mais etaient surtout composes de boundstone microbien et localement de structures riches en grainstone contenant en accessoire des framestones et boundstones a metazoaires (stromatoporoides-coraux). Ceux-ci formaient des structures de haut-relief avec des tabliers de debris allochtones grossiers. De grands recifs a stromatoporoide-coraux etaient aussi presents, mais ceux-ci etaient confines a des regions caracterisees par de hauts taux de sedimentation siliciclastique ou de l'interieur de la plate-forme. Un autre changement regional de la composition des recifs s'est produit a la fin du Ludlow. Initialement, les recifs etaient rares et domines par des eponges lithistides et des microbialites, mais au Pridoli, ils sont devenus plus repandus et furent construits par des coraux et stromatoporoides, comme leurs ancetres du Llandovery. De plus, les recifs du Pridoli n'ont pas atteint les grandes dimensions des recifs des deux sequences les plus vieilles. Les trois phases de developpement de recifs sont peut-etre reliees a des limites de sequence importantes, s'etendant a tout le bassin.

Les recifs riches en microbialite ont aussi ete decrits dans le nord-ouest de la Russie, l'Alaska et l'est du Canada et compte parmi les plus grandes structures recifales connues. Cette grande dimension revele le besoin de reconsiderer les modeles populaires d'evolution des recifs, ou des metazoaires squelettiques sont envisages comme les constructeurs predominants. La grande dimension des recifs est implicite dans ces modeles d'evolution mais, en se basant sur d'autres etudes et celle-ci, les recifs riches en microbialite egalent ou depassent souvent les dimensions exhibees par les recifs a coraux-stromatoporoides. Considerant les recifs riches en microbialite, maintenant connus a la fois pour l'Ordovicien et le Silurien, il est clair que les communautes microbiennes benthiques ont joue un role important dans la construction des recifs pendant tout le Paleozoique inferieur.

Traduit par Lynn Gagnon.


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