ABSTRACT

Petrology, geochemistry and paleomagnetism have been collectively used to examine the process and timing of both dolomitization and hydrocarbon migration in carbonates from the Mississippian Mount Head Formation of the Shell Waterton gas field in the foothills of the Rocky Mountains of southwestern Alberta. Plugs were sampled from three unoriented drill cores and their azimuths were measured with respect to a master orientation line (MOL) on fitted segments of each core to provide the relative orientation between specimens from different plugs. The MOL azimuth was obtained by: 1) comparison of features observed in the core with those observed in the oriented Formation Micro-Scanner (FMS) logs; and, 2) aligning the low temperature magnetization direction with the present Earth's magnetic field (PEMF). Both methods gave similar results, showing that paleomagnetism can be an effective and inexpensive alternative for orienting drill core for which FMS logs are not available. Thermal demagnetization proved to be vastly superior to alternating field demagnetization at separating the PEMF direction from the ancient magnetizations.

Dolomite and anhydrite from Well 44 yielded PEMF directions between 150° and 300°C (10 to 50 mT) and synde-positional Paleozoic directions above 300°C after correction for a minor clockwise vertical axis rotation on the thrust sheet. Geochemical analyses yielded ⁸⁶Sr/⁸⁷Sr, ¹³C and ¹⁸O values that are consistent with postulated Mississippian sea-water values and the petrography indicates little or no diagenetic alteration. Dolomite from Wells 50 and 53 yielded PEMF directions also in the 150° to 300°C (10 to 50 mT) range, but reversed Cretaceous magnetizations above 300°C with the latter being much more pronounced in Well 53. These dolomites also showed much more isotopic and petrographic variation than in Well 44, indicating significant diagenetic alteration. The paleomagnetic results suggest that most of this alteration occurred during basinal fluid flow associated with Laramide deformation during the Late Cretaceous to Paleocene. It is possible that these data are recording the migration of gas into the Waterton trap. If this proves true, then the combined use of paleomagnetism, geochemistry and petrography may prove to be a useful tool to date and identify pathways for the migration of hydrocarbons.

RESUME

La petrologie, la geochimie et le paleomagnetisme ont ete utilises collectivement pour examiner le processus et la chronologie de la migration des hydrocarbures et de la dolomitisation dans les carbonates de la Formation de Mount Head du Mississippien du champ de gaz de Shell Waterton dans les Foothills des montagnes Rocheuses du sud-ouest de l'Alberta. Des bouchons ont ete echantillonnes de trois carottes de forage non-orientes et leurs azimuts ont ete mesures par rapport a une ligne maitresse d'orientation (LMO) sur des segments ajustes de chaque carotte pour fournir une orientation relative entre les specimens des differents bouchons. L'azimut de la LMO a ete obtenu par : 1) la comparaison des elements observes sur la carotte avec ceux observes dans les diagraphies de Micro-Scanner de Formation (MSF); et 2) en alignant la direction de magnetisation de basse temperature avec le present champ magnetique de la Terre (PCMT).

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Les deux methodes ont fourni des resultats similaries, demontrant ainsi que le paleomagnetisme peut etre une alternative effective et peu dispendieuse pour orienter les carottes de forages quand les diagraphies MSF ne sont pas disponibles. La demagnetisation thermique s'est montree de beaucoup superieure a la demagnetisation de champ alternatif pour differencier la direction PCMT des magnetisations plus anciennes.

La dolomite et l'anhydrite du puits 44 montre des directions PCMT entre 150° et 300°C (10 a 50 mT) et des directions syn-depositionnelles Paleozoiques au-dessus de 300°C apres correction pour une rotation horaire mineure le long de l'axe vertical dans l'ecaille de chevauchement. Les analyses geochimiques montrent des valeurs en ⁸⁶Sr/⁸⁷Sr, ¹³C et ¹⁸O qui sont consistantes avec les valeurs postuleees pour les eaux marines du Mississippien et la petrographie indique peu ou pas d'alteration diagenetique. La dolomite des puits 50 et 42 a revele des directions PCMT qui sont aussi dans la gamme allant de 150° et 300°C (10 a 50 mT) mais qui des magnetisations inverses du Cretace au-dessus de 300°C, ces dernieres etant beaucoup plus prononcees au puits 53. Ces dolomites on aussi montre beaucoup plus de variations isotopiques et petrographiques que dans le puits 44, indiquant une alteration diagenetique significative. Les resultats paleomagnetiques suggerent que la plus grande partie de cette alteration a eu lieu durant l'ecoulement des fluides de bassin associes a la deformation Laramide du Cretace tardif au Paleocene. Il est possible que ces donnees enregistrent la migration du gaz dans le piege de Waterton. Si ceci devait s'averer vrai, l'utilisation combinee du paleomagnetisme, de la geochimie et de la petrographie pourrait se reveler etre un outil utile pour dater et identifier les voies de migration des hydrocarbures.

Traduit par Lynn Gagnon.