Diagenetic conditions of fibrous calcite vein formation in black shales: petrographic, chemical and isotopic evidence

Antitaxial fibrous calcite veins (2-6 cm thick) outcrop parallel to bedding in the Bluefish Member of the Middle Devonian (Givetian) Hare Indian Formation, Norman Wells area, Northwest Territories, Canada. The Bluefish Member consists of dark brown to black laminated shales with total organic matter content ranging from 1.7-8.0 wt%. The basal part of the Bluefish Member, characterized by the presence of low diversity macrofossils, was deposited under anaerobic conditions on top of the drowned Hume carbonate platform.

The pattern of incorporation of host-shale fragments and tiny inclusions into the fibrous calcite indicates repeated episodes of vein opening and sealing. The δ¹³C values (0 to +2‰ PDB) and the low (0 to few tens of ppm) Mn and Fe contents indicate a dominantly marine source of carbonate ions was related to the dissolution of metastable skeletal carbonates in the host shales. The δ¹⁸O values (-7 to -11‰ PDB) suggest precipitation at temperatures of 30-50° C and burial depths ranging from tens to hundreds of metres. The formation of finely crystalline non-stoichiometric Ca-rich dolomite disseminated in the shale inclusions occurred subsequent to the emplacement of fibrous calcite veins under elevated burial temperatures.

Des veines de calcite fibreuse (2-6 cm d’épaisseur) affleurent parallèlement au litage dans le membre Bluefish de la formation Hare Indian dévonienne moyenne (givétienne), dans la région de Norman Wells, Territoires du Nord-Ouest. Le membre Bluefish est composé de shales laminés bruns foncés à noirs dont le contenu en matière organique totale varie de 1,7 à 8,0 % pondéral. La partie inférieure du membre Bluefish est caractérisée par la présence de macro-fossiles de faible diversité, et fut déposée dans des conditions anaérobiques au-dessus de la plate-forme carbonatée Hume submergée.

Le mode d’incorporation de fragments de shale et d’inclusions minuscules au sein de la calcite fibreuse indique des épisodes répétés d’ouverture et d’étanchement. Les valeurs de δ¹³C (0 à +2 ‰ PDB) ainsi que les faibles concentrations en Mn et Fe (0 à quelques dizaines de ppm) indiquent une origine principalement marine pour les ions carbonates liée à la dissolution de carbonates squelettiques métastables dans les shales encaissants. Les valeurs de δ¹⁸O (-7 à 11 ‰ PDB) suggèrent que la précipitation eut lieu aux températures quelque peu élevées de 30-50°C et à des profondeurs de quelques dizaines à quelques centaines de mètres. La formation de dolomite non-stoechiométrique, riche en Ca et finement cristalline disséminée dans les inclusions de shale eut lieu postérieurement à la mise en place des veines de calcite fibreuse sous des températures élevées.

Traduit par Patrice de Caritat