ABSTRACT

Petrographic and geochemical studies of the Middle Devonian (Givetian) Sulphur Point Formation in the vicinity of the Rainbow South Field, northwestern Alberta, reveal that dolomitization was a direct result of precipitation by chemically distinct fluids, and that recrystallization of these dolomites significantly altered their original chemical signatures. Sulphur Point carbonates were deposited in a restricted peritidal environment. Lithofacies include grainstones, sparsely fossiliferous packstones, mudstones, algal mudstones, and intraclast breccia mudstones. Multiple episodes of calcite cementation and dolomitization have affected these rocks to varying degrees. Five dolomite types were identified: 1) dolomicrite, 2) fine-crystalline matrix dolomite, 3) medium-crystalline matrix dolomite, 4) saddle dolomite and 5) fracture-lining dolomite.

Dolomicrite (2-20 µm) replaced both micrite and calcite cement in the mud-supported facies before early compaction. A trend toward more negative ¹⁸O values of -9.22 to -3.10‰ Vienna Pee Dee Belemnite (VPDB) with respect to postulated Middle Devonian marine carbonate values suggests that dolomicrite was recrystallized by later fluids. Geochemical modelling of the isotope and trace element trends in the dolomicrite support this interpretation.

Both fine- and medium-crystalline matrix dolomites (40-200 µm) are usually fabric destructive. However, some intervals have retained lamination and algal structures. Matrix dolomite was formed during intermediate burial, as suggested by its association with dissolution seams, high Fe and Mn concentrations, and ¹⁸O values of -12.20 to -8.34‰ VPDB. This evidence, in addition to the presence of high salinity fluid inclusions (~ 18 wt% NaCl equivalent), indicates that matrix dolomite was precipitated by basinal fluids between the Mississippian and Late Jurassic.

The precipitation of saddle dolomite (0.5-2.0 mm) is genetically related to fractures and breccia zones where it partially to completely occludes the fractures, breccias and vugs that were developed through the dissolution of the earlier matrix dolomites. Geochemical and petrographic evidence suggests that saddle dolomite was precipitated from a hot, slightly saline (10.5 to 13.3 wt% NaCl equivalent), calcium-rich fluid that was funnelled upward along faults and fractures that developed during the Late Cretaceous to early Tertiary Laramide Orogeny. Strontium isotope modelling confirms that saddle dolomite was precipitated from a two-component hydrothermal fluid incorporating a significant quantity of Middle Devonian brines and radiogenic basement fluids.

Fracture-lining dolomite (0.2-1.0 mm) was the last dolomite phase to precipitate, and is intimately associated with blocky calcite, quartz, sulphide mineralization and pyrobitumen. Isotopic and fluid inclusion evidence imply precipitation from slightly saline brines (~ 8 wt% NaCl equivalent) at elevated temperatures. Extremely low Fe and Mn concentrations, negative ¹³C values (~ -5‰ VPDB), and significant volumes of H₂S gas suggest that fracture-lining dolomite was precipitated from syn- to post-Laramide fluids during thermochemical sulphate reduction.

RESUME

Les etudes petrographiques et geochimiques de la Formation de Sulphur Point du Devonien moyen (Givetien) aux environs du champ de Rainbow Sud, dans le nord-ouest de I' Alberta, revelent que la dolomitisation a ete le resultat direct de la precipitation par des fluides distincts chimiquement et que la recristallisation de ces dolomites a altere significativement leurs signatures chimiques originales. Les carbonates de Sulphur Point ont ete deposes dans un environement peritidal restreint. Les lithofacies comprennent des grainstones, des packstones a fossiles epars, des mudstones, des mudstones alguaries et des mudstones a breche d'intraclastes. Les episodes multiples de cimentation de calcite et de

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dolomitisation ont affecte ces roches a des degres divers. Cinq types de dolomite ont ete identifies: 1) la dolomicrite, 2) la dolomite a matrice de cristaux fins, 3) la dolomite a matrice de cristaux moyens, 4) la dolomite en selle, 5) la dolomite de garniture de fracture.

La dolomicrite (2-20 µm) a remplace a la fois les ciments de micrite et de calcite dans les facies a base de boue avant la compaction precoce. Une tendance vers des valeurs de ¹⁸O de -9,22 a -3,10‰ VPDB par rapport aux valeurs postulees pour les carbonates marins du Devonien moyen, suggere que la dolomicrite a ete recristallisee par les fluides posterieurs. La modelisation geochimique des tendances des elements isotopiques et en traces dans la dolomicrite supporte cette interpretation.

Les dolomites a matrice de cristaux fins et moyens (40-200 mm) sont toutes deux habituellement destructrices de fabriques. Toutefois, quelques intervalles ont conserve des laminations et des structures alguaires. Les dolomites a matrice ont ete formees durant l'enfouissement intermediaire, comme suggere par son association avec des veines de dissolution, de hautes concentrations en Fe et Mn, et des valeurs de d18O de -12,20 a -8.34 0/00 VPDB. Cette evidence, en plus de la presence d'inclusions fluides a forte salinite (~ 8 0/0 poids eq NaCl), indiquent que la dolomite a matrice a ete precipitee par des fluides de bassin entre le Mississippien et le Jurassique superieur.

La precipitation de dolomite en selle (0,5 a 2,0 mm) est reliee genetiquement aux zones de fractures et de breches ouelle occlut partiellement ou completement les fractures, les breches et les cavites qui se sont developpees par la dissolution des dolomites anterieures a matrice. Les evidences geochimiques et petrographiques suggerent que la dolomite en selle a ete precipitee a partir d'un fluide chaud, legerement salin (10,5 a 13,3 % poids eq. NaCl), riche en calcium qui s'est engouffre vers le haut le long de failles et de fractures qui se sont developpees durant l'orogene des Laramides du Cretace superieur au Tertiaire inferieur. La modelisation de l'isotope du Strontium confirme que la dolomite en selle a ete precipitee a partir d'un fluide hydrothermal a deux composants, incorporant une quantite significative de saumures du Devonien moyen et des fluides radiogeniques du socle.

La dolomite de garniture de fracture (0,2-1,0 mm) a ete la derniere phase de dolomite a precipiter, et est intimement associee a la calcite en bloc, au quartz, a une mineralisation en sulfure et du pyrobitume. Les evidences tirees des isotopes et des inclusions fluides impliquent une precipitation a partir de saumures legerement salines ( ~ 8 0/0 poids eq. NaCl) a temperatures elevees. Des concentrations extremement faibles en Fe et Mn, des valeurs negatives en ¹³C (~ -5 ‰ VPDB), et des volumes significatifs de gaz H₂S suggerent que la dolomite de garniture de fracture a ete precipitee a partir de fluides syn- a post-Laramide durant la reduction thermochimique de sulfates.

Traduit par Lynn Gagnon