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CSPG Bulletin

Abstract


Bulletin of Canadian Petroleum Geology
The Devonian of Western Canada - Aspects of a Carbonate Petroleum System
Vol. 49 (2001), No. 1. (March), Pages 37-85

Toward a Sequence Stratigraphic Framework for the Frasnian of the Western Canada Basin

Ken Potma, Pak K. Wong, John A.W. Weissenberger, Murray G. Gilhooly

ABSTRACT

A new sequence stratigraphic division for the Upper Givetian and Frasnian of the Alberta Basin is proposed. This stratigraphic framework is based upon a grid of regional electric log cross-sections, tied to cored wells and adjacent mountain outcrops, as well as conodont biostratigraphic data from core and outcrop. The strata between the base of the Givetian Gilwood Formation (Elk Point Group) and the top of the Blue Ridge Member (Graminia Formation) are interpreted as a second-order depositional sequence. These strata represent a major episode of marine carbonate deposition in the Alberta Basin, bracketed by regional unconformities with associated areally-extensive siliciclastic deposits. The sequence is divided into nine third-order depositional sequences. The bounding surfaces and internal character of each third-order sequence are described with examples from core and outcrop.

Sequence stratigraphy is used as a unifying conceptual framework to explain various elements of the Upper Devonian strata. These elements include regional dolomitization patterns, distribution of source rocks, hydrocarbon and diagenetic fluid migration, and hydrocarbon trapping. The distribution of ubiquitous matrix dolomites is attributed to regional seepage reflux of brines originating at sequence boundaries in the upper Frasnian. Major source rocks such as the Duvernay Formation and Bigoray Member (Nisku Formation) are associated with the time of maximum flooding of the second-order and a third-order depositional sequence respectively. The quality of hydrocarbon traps is shown to be controlled by their position in the second-order sequence. Traps within the late transgressive to early highstand portion of the sequence contain 80% of the system's hydrocarbons.

Aspects of the Upper Devonian carbonate depositional system are described. Atoll reefs in the Alberta Devonian do not typically develop extensive lowstand deposits but, in contrast, associated carbonate ramps display sequence stratigraphic geometries such as those described by Sarg, 1988. A noteworthy aspect of the third-order sequences is the common aggradational or even retrogradational deposition in the highstand systems tract. This reflects the influence of environmental factors on stratigraphic stacking patterns. They do not always follow a simple pattern predicted from eustasy.

RESUME

Une nouvelle division de stratigraphie sequentielle pour le Givetien superieur et le Frasnien du bassin de l'Alberta est proposee. Le cadre stratigraphique est base sur un reseau de coupes regionales de diagraphies electriques, liees a des puits carottes et des affleurements de montagne adjacents, avec en plus des donnees biostratigraphiques de conodontes provenant de carottes et d'affleurements. Les strates situees entre la base de la Formation de Gilwood du Givetien (Groupe de Elk Point) et le sommet du Membre de Blue Ridge (Formation de Graminia) sont interpretees comme une sequence de depot de deuxieme ordre. Ces strates representent un episode majeur de sedimentation de carbonates marins dans le bassin de l'Alberta, cernees par des discordances regionales accompagnees de sediments siliciclastiques d'ample etendue. La sequence est divisee en neuf sequences de depot de troisieme ordre. Les surfaces limitantes et le caractere interne de chacune des sequences de troisieme ordre sont decrits avec des exemples provenant de carottes et d'affleurements.

La stratigraphie sequentielle est utilisee pour unifier le cadre conceptuel pour expliquer divers elements des strates du Devonien superieur. Ces elements incluent les patrons regionaux de dolomitisation, la distribution des roches meres,

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la migration d'hydrocarbures et de fluides diagenetiques, et le piegeage des hydrocarbures. La distribution ubiquiste des dolomites de matrice est attribuee au reflux d'epanchement regional de saumures originantes des limites de sequence dans le Frasnien superieur. Les roches meres majeures comme la Formation de Duvernay et le Membre Bigoray (Formation de Nisku) sont associes avec la periode d'inondation maximum des sequences de depot de deuxieme et de troisieme ordre, respectivement. La qualite des pieges d'hydrocarbures est montree comme etant controlee par leur position dans la sequence de deuxieme ordre. Les pieges a l'interieur de la portion de la sequence de transgression tardive a debut de haut niveau marin contient 80% des hydrocarbures du systeme.

Certains aspects du systeme de sedimentation de carbonate du Devonien superieur sont decrits. Les recifs en atoll dans le Devonien de l'Alberta ne developpent pas de depots etendus de bas niveau marin, mais en contraste, sont associes avec des rampes qui montrent des geometries de stratigraphie sequentielle telles que celles decrites par Sarg, 1988. Un aspect notable des sequences de troisieme ordre est la sedimentation communement de type aggradationnelle ou meme retrogradationnelle dans les cohortes de systemes de haut niveau marin. Ceci reflete l'influence des facteurs environnementaux sur les patrons d'empilement stratigraphique. Ceux-ci ne suivent pas toujours le patron simple predit par l'eustasie.

Traduit par Lynn Gagnon


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